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目前光纤通信已经发展到了空前的规模,信息传输的速率在过去的十几年中已经增加了上千倍。要想进一步提高传送速率,必须采用光的复用技术,例如光的时分复用(OTDM),波分复用(WDM)和频分复用(FDM)。要真正利用光纤巨大的带宽潜力,必须建立一个具有巨大信息传输速率(Tbit级别)的光纤网络。全光网无疑具有强大的数据传输能力,也是光通信技术今后发展的目标。要实现全光网,必须发展的主要技术有:波分复用(WDM)技术、波长交换器、宽带可调滤波器、宽带1×N分/合路器、OADM、光放大器、可调激光器或者LD光源阵列以及多路光接收机阵列等等。在所有这些关键器件技术中,几乎都要用到光耦合器技术。因此研制高性能的光纤耦合器,特别是应用与光纤相干通信系统和光纤传感技术中的保偏光纤耦合器,具有特别重要的意义。本文从理论以及实验两方面对保偏光纤耦合器的相关理论以及研制进行了探索。
探讨了光在光纤中传播时的模式耦合问题。从相关理论推导出了影响光纤中模式耦合现象的两个主要原因,由此提出了光在光纤中传播时,如何保持其偏振态的问题。然后,分析了光功率在光纤耦合器的直通臂和耦合臂中发生耦合的理论机制,从理论上解决了保偏光纤耦合器中,光功率的耦合以及偏振态的保持问题。
研究了光纤耦合器的制作技术,主要研究熔融拉锥法。针对保偏光纤耦合器制作中所独有的技术,即偏振轴的对中技术和消光比的概念及其测量,进行了详细的讨论。提出了消光比测试的几种方法,并且比较了各种测试法所得到的精度。讨论并且比较了几种对中技术的优劣,由此给出实验中采用“横向双折射率观察法”理由。
最后,对保偏光纤制作过程中,影响其性能参数的主要因素进行了讨论,由此提出了若干可以改进的地方。