由高频CO2激光脉冲写入的两个平行长周期光纤光栅之间的光耦合外文翻译资料

 2021-11-04 10:11

英语原文共 7 页

由高频CO2激光脉冲写入的两个平行长周期光纤光栅之间的光耦合

刘云栖，1蒋健生，1,2饶云江，2冉曾令，2陶铸3

1 香港城市大学电子工程系，中国香港eeyqliu@cityu.edu.hk ，eeksc@cityu.edu.hk

2 宽带光纤传输与通信网络重点实验室（中国教育部），

中国电子科技大学，四川成都610054

3 重庆大学光电技术与系统重点实验室（教育部），重庆400044

摘要：我们通过实验证明了由高频CO2激光脉冲写入的两个平行长周期光纤光栅之间的光耦合效应。对于在标准单模光纤中写入的光栅，耦合效率很大程度上取决于光纤的取向，当光纤的暴露面彼此面对时获得最强的耦合，而对于掺硼光纤中写入的光栅，耦合效率与光纤的取向无关。通过选取合适的周围折射率和两个光栅之间的偏移距离，我们用掺硼光纤中写入的光栅实现了~86％的峰值耦合效率。我们的研究结果表明，采用CO2激光写入的长周期光纤光栅可以实现高效的宽带全光纤耦合器。

copy; 2007美国光学学会

OCIS代码：（060.2340）光纤元件; （060.1810）耦合器，开关和多路复用器; （060.2330）光纤通信; （350.2770）光栅。

参考和链接

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1 介绍

在单模光纤（SMF）中制作的长周期光纤光栅（LPFG）能够实现从导模到特定波长的选定包层模式的光耦合，其本质是一种带阻滤波器[1]。为了增强LPFG的功能，已有报告提出两个并行LPFG的结构作为宽带光耦合器或光分插复用器（OADM），用于粗波分复用（CWDM）系统[2-6]，其中发射到一根光纤的光通过两个平行光栅的包层模之间的渐逝场耦合耦合到另一个光纤中。最近，通过使用两个并行的专门设计的光栅[7]，实现了具有极大带宽（gt; 100nm）的光耦合器。两个平行光栅实现的耦合效率为50-65％[5-7]。已经证明了采用三个平行光栅的结构，六端口平衡耦合器，耦合效率为85％[8]；对称3*3个功率分配器，总功率吞吐量为72％[9]。所有这些列举的耦合器[2-9]都采用传统紫外（UV）技术[1]来编写光栅。多年来，出现了许多用于LPFGs制造开发的非UV技术，如飞秒脉冲照射技术[10]，放电写入技术[11]，和不同版本的CO2激光写制技术[12-15]。在本文中，我们通过实验研究了由高频CO2激光脉冲写入的两个平行LPFG之间的光耦合效应[14]。与UV写入技术相比，CO2激光写入技术更加灵活，因为它可以实际应用于几乎任何未经处理的玻璃纤维，并且写入过程可以通过计算机编程来生成复杂的光栅轮廓而无需使用任何掩模。我们研究的主要目的是为了确认，是否可以用CO2激光写制LPFG来制作有效的耦合器。我们研究了两种光纤，标准通信SMF和硼掺杂SMF。我们发现在这两种光纤中写入的LPFG之间的光耦合效应是非常不同的。对于用标准SMF写制的光栅，耦合效率很大程度上取决于光纤的方向，而对于掺硼光纤写入的光栅，耦合效率与光纤方向无关。使用硼掺杂光纤写入的光栅，我们获得了约86％的破纪录的高耦合效率。LPFG耦合器已经成为全新的全光纤宽带耦合器[2-9]，可以开发成带通滤波器，或用于CWDM应用的OADM（固定或可调谐）。光栅设计的灵活性可以用来产生复杂的传输特性[16]。

2 光栅的写制和实验装置

在图1（a）中示意性地示出了由具有相等长度L的两个并联LPFG形成的耦合器，在两个光栅之间引入其允许的偏移距离s。光被发射到称为传输光纤的光纤之一中，其中光栅将光从被引导的纤芯模式耦合到光纤的包层模式。同时，相邻光纤的包层模式，称为分接光纤，通过两根光纤之间的渐逝场耦合而被激发，并且分接光纤中的光栅将包层模式耦合到分接光纤的引导纤芯模式。从传输光纤中剔除的光被轻敲光纤收集，因此两根光纤的输出光谱彼此互补。整个过程的效率关键取决于包层模式之间的渐逝场耦合效率，这取决于两个光纤的包层模场的空间重叠[2,5]。在UV写入光栅的情况下，感应指数变化仅存在于光敏芯上并且其空间分布是轴对称的。但是，在CO2激光写入光栅的情况下，由于10.6-m的 CO2激光辐射在纤维的暴露侧被强吸收，诱导指数分布很可能在整个纤维横截面不对称[12-14] 。因此，当两个这样的光栅平行放置时，耦合效率很可能取决于光纤取向。图1（b）显示了光栅的四种不同方向（配置I-IV），其中红色区域标记了在光栅写入期间暴露于CO2激光辐射的侧面（它们不代表内部的实际折射率分布）纤维）。

图1.（a）两个并行相同的LPFG的示意图。（b）两个LPFG的四种不同的纤维取向，其中红色区域代表暴露于CO 2激光脉冲的侧面。

图2.（a）标准SMF中写入的LPFG的透射光谱; （b）硼掺杂的SMF。

在我们的实验中使用的每个LPFG都是通过在一侧用高频CO 2激光脉冲写制的

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