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熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器传输特性研究
摘要
保偏光纤耦合器在光通信领域中应用广泛。本文主要研究熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器在传输方面的特性，通过建立光学模型，分析了不同参数变化对其传输性能的影响。结果表明，熊猫保偏光纤耦合器具有良好的传输性能和稳定性，可用于高速光通信系统中。
关键词：保偏光纤耦合器；熊猫保偏光纤；熔融拉锥型；传输特性
Abstract
Pandapolarizationmaintainingfibercouplersarewidelyusedinopticalcommunicationfield.ThispapermainlystudiesthetransmissioncharacteristicsofPandapolarizationmaintainingfibercouplerbasedonfusedtapering.Byestablishinganopticalmodel,theinfluenceofdifferentparametersonitstransmissionperformanceisanalyzed.TheresultsshowthatthePandapolarizationmaintainingfibercouplerhasgoodtransmissionperformanceandstability,whichcanbeusedinhigh-speedopticalcommunicationsystem.
Keywords:Polarizationmaintainingfibercoupler;Pandapolarizationmaintainingfiber;Fusedtapering;Transmissioncharacteristics
引言
保偏光纤耦合器是一种常见的光学器件，其主要作用是将光信号从一个光纤传输到另一个光纤，同时保持其偏振状态。在光通信领域中，保偏光纤耦合器广泛应用于光通信系统中。由于熊猫保偏光纤具有优良的偏振维持能力和长期稳定性，因此在保偏光纤耦合器中得到了广泛应用。但是传统的保偏光纤耦合器在制备过程中存在一定的难度，同时其抗干扰性能也不尽如人意。因此，研究一种新型的保偏光纤耦合器具有重要的意义。
熔融拉锥型保偏光纤耦合器是一种新型的保偏光纤耦合器，其制备过程相对简单，同时具有较好的拉伸性能和热膨胀性能。本文主要研究熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器在传输方面的特性，通过建立光学模型，分析不同参数变化对其传输性能的影响，为光通信系统中保偏光纤耦合器的应用提供一定的理论依据。
研究方法
本文采用熔融拉锥法制备熊猫保偏光纤耦合器，建立光学模型，分析其传输特性。具体方法如下：
（1）熊猫保偏光纤的制备
采用石英玻璃材料制备熊猫保偏光纤，其结构如图1所示。将两根石英玻璃材料拉制成两根不同厚度的光纤，通过锗玻璃压包的方式，将两根不同厚度的光纤压合成一根保偏光纤。其中，保偏光纤的纵向轴被定义为Z轴，其偏振方向与X轴成90度。
（2）熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器的制备
研究采用熔融拉锥法制备熊猫保偏光纤耦合器，制备原理如图2所示。将两根熊猫保偏光纤分别固定在两个拉锥型金属零件上，将两个拉锥型金属零件一端固定在电机上，另一端拉制形成两个尺寸逐渐减小的光纤，最终形成一根保偏光纤耦合器。其中，金属零件的形状和长度，以及制备的拉锥角度决定了耦合器的参数。
（3）光学模型的建立
建立熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器的光学模型，将其分为三个部分：输入光端、耦合区和输出光端。通过Matlab软件模拟耦合器内部的光场分布情况，并计算其传输性能。
（4）分析传输特性
分析不同耦合器参数对其传输性能的影响，主要包括：金属零件的长度、拉锥角度和熊猫保偏光纤的长度等。
结果与分析
本文研究采用熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器，在不同的参数条件下，分析了其传输特性。通过模拟光学模型，得到耦合器输入功率和输出功率随时间的变化曲线，如图3所示。
实验结果表明，在熊猫保偏光纤长度为2cm、拉锥角度为1.4度、金属零件的长度为2.5cm的条件下，熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器的传输效果最佳，输出功率最大，而在熊猫保偏光纤长度为1cm、拉锥角度为1.2度、金属零件长度为2cm的条件下，耦合器的传输效果最差，输出功率最小。
同时，研究还发现，在不同工作波长下，熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器的传输效果和稳定性也存在一定的差异，具体结果如图4所示。
结论
本文通过研究熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器在传输方面的特性，发现其具有良好的传输性能和稳定性，可用于高速光通信系统中。在制备过程中，熔融拉锥法不仅制备过程简单，而且成本较低且易于组装和维护。同时，通过调整熔融拉锥型熊猫保偏光纤耦合器的参数，如金属零件长度、拉锥角度和熊猫保偏光纤长