《偏振非互易保偏光纖耦合器研究》是依託中國農業大學，由王心悅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：偏振非互易保偏光纖耦合器研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：王心悅
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光纖耦合器是光纖通信和光纖感測系統中的關鍵無源光器件，其理論分析和實驗研究受到國內外科研人員的廣泛關注。本項目將深入研究一種新概念的偏振非互易保偏光纖耦合器，這種耦合器不僅可對光信號進行分束合束，還可對光信號起偏振，其起偏振機理不同於現有的各類起偏器，是一種將傳統的耦合器和起偏器的功能集於一身的新型光纖器件。採用這種新型耦合器可大幅減小系統插入損耗，從而提高系統的整體性能和可靠性。本項目擬從理論分析、仿真計算和實驗驗證三方面對這種耦合器展開研究。1、基於耦合模理論，導出兩個正交偏振模式耦合係數的解析解，揭示新型耦合器的起偏振機理。2、採用時域有限差分法對新型耦合器進行建模、仿真研究，確定其關鍵參數設計原則。3、實驗驗證新型耦合器的獨特傳輸特性。這種新概念的偏振非互易保偏光纖耦合器在相干光通信、量子通信和光纖感測等領域有廣闊的套用前景，對其研究具有重要的科學意義和理論價值。
結題摘要
光纖耦合器是光纖通信和光纖感測系統中的關鍵無源光器件，本項目提出一種偏振非互易保偏光纖耦合器，不僅可對光信號進行分束合束，還可對光信號起偏振，其起偏振機理不同於現有的各類起偏器，是一種將傳統的耦合器和起偏器的功能集於一身的新型光纖器件。項目組圍繞偏振非互易耦合器的起偏振機理、設計理論和實驗套用等方面展開研究，主要完成以下工作：1、基於耦合模理論，建立並求解了偏振非互易保偏光纖耦器合的雙偏振耦合模方程，揭示了該耦合器的起偏振機理。2、建立應力雙折射和形狀雙折射保偏光纖模型，採用時域有限差分法完成對耦合器的三維傳輸特性仿真，並確定其設計參數。3、根據耦合模理論和仿真分析結果所確定的設計參數，採用熔融拉錐方法製作偏振非互易耦合器樣品。設計耦合器評估測試系統，對耦合器的關鍵參數進行測試評估。當輸入x線偏振光時，耦合器3、4連線埠的分光比52%：48%；當輸入y線偏振光時，測得耦合器3、4連線埠的分光比0.042%：99.958%；當輸入光為圓偏振光時，耦合器的最大輸出消光比為 31.8 dB（@841.2 nm），並且在中心波長840 nm頻寬大於25 nm的範圍內，耦合器的輸出消光比大於20 dB。實驗證明，偏振非互易耦合器是將傳統光纖耦合器與傳統光纖起偏器的功能集成於一身的新型光纖器件。4、將偏振非互易保偏光纖耦合器套用於光纖陀螺系統中，實現了光纖陀螺儀的新型光路結構。引入偏振非互易光纖耦合器後，光纖陀螺儀的信噪比提高了2倍，高頻噪聲（角度隨機遊走）和低頻漂移（零偏不穩定性）都降低了一半以上，系統性能得到了明顯改善。該成果已在國內外多家油井測斜設備製造公司得到套用，取得了很好的經濟效益和社會效益。5、在項目執行期間，在國內外重要學術期刊或會議上發表論文、論著8篇，其中SCI/EI收錄6篇。參加國際學術會議3次，國際學術交流訪問1次。培養博士研究生1名，碩士研究生4名。1名參與者在項目執行期間由講師晉升為副教授。
