类矩形保偏光纤应力双折射分析

保偏光纤的应力双折射与结构优化

光纤与电缆及其应用技术 Optical Fiber & Elect ric Cable
2008 年第 4 期 No . 4 2008
产品设计
保偏光纤的应力双折射与结构优化
文建湘1 ,2 , 苏武1 , 吴江1 , 徐晓军1 , 萧天鹏1 , 关荣锋3 , 朱福龙3
(1. 江苏法尔胜光子有限公司 ,江苏江阴 214434 ;2. 上海大学 “特种光纤”重点实验室 ,上海 200072 ;3. 华中科技大学 ,武汉 430074)
尔胜光子有限公司研发工程师 ,上海大学博士研究生. [ 作者地址 ] 上海市延长路 149 号 ,上海大学 (延长校区) M82528 ,200072
在 2002 年以前 ,我国保偏光纤在工程应用方面的一些问题仍没有获得重大突破 ,严重影响了光纤传感器的进展。保偏光纤的结构设计、工艺制作、测试技术在 20 世纪 80 年代初期最为活跃 ,并且根据不同原理与制造技术获得高双折射 ,如基于纤芯几何形状的不圆度、波导结构在正交方向上的差异以及各向异性的应力区等 ,分别研制出椭圆芯型、边通道型及应力致偏型等三大类十多个品种的保偏光纤[1] 。经过市场选择 ,最终成为商品的仅有四种 ,即领结型、熊猫型、椭圆包层型和椭圆芯型保偏光纤。前三种属应力致偏型 ,而且它们的应力区面积都较大。
图 1 光纤剖面结构示意图
有限元法的基础是用有限个单元体的集合来代替原有的连续体。因此首先要对弹性体进行必要的简化 ,再将弹性体划分为有限个单元组成的离散体。单元之间通过单元节点相连接 ,由单元、节点、节点连线构成的集合称为网格 ;通常把平面划分成三角形或四边形单元的网格 ;保偏光纤应力双折射的有
3. Huazhong University of Science and Technology , Wuhan 430074 ,China) Abstract : St ress2induced biref ringence in polarization maintaining fibers ( PM Fs) is simply p resented , and t he co mparative analysis o n t he st ress2induced biref ringence in “一 ”shaped and PANDA PMFs using finite2element analysis met hod ( F EM) is addressed. The analysis result s show t hat for“一”shaped PMF t he biref ringence in fiber co re is increased wit hin certain range wit h t he lengt h and widt h of t he st ress2applied sectio n increased ; and in t he same co nditions of cro ss2section st ruct ural parameters , t he cont ribution made by t he st ress2applied section of“一”shaped PMF to t he biref ringence is abo ut 1. 3 times of t hat induced by PANDA PM F ; and regardless of what kind of st ruct ure t he PMF has , a more effective way to increase biref ringence in fiber core is reducing t he distance between st ress2applied section and fiber core. Finally t he p ro spect to t he t rend for t he st ruct ure optimization of PMF is made. Key words : st ress2induced biref ringence ; cro ss2section st ruct ure ; st ress2applied section ; polarizatio n maintaining fiber ( PMF)

光纤的双折射及偏振特性-精品

a A：光纤外径
R：曲率半径
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Optical fiber communications
1-8
2020/5/12
线P：双弹折光射子：数，l 二阶x 张量y 0 .2k 0 5 n 3 (p 1 1p 1) 2 1 ( ) R A 2
p11 p p21
B. 应力双折射
光纤中的应力双折射是由于光弹效应引起的，光纤材料本身是各向同性的介质。因而不同方向的电场分量所遇到的
折射指数相同，设为n。当光纤受力时，引起了弹性形变，通过光弹效应该形变可引起折射指数的变化，使材料变为各
向异性，从而呈现出双折射。
1. 光纤弯曲
2. 光纤侧向受压力
y
F
Ax R
y x
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由于光纤中存在线双折射，两正交线偏振光的相
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位差沿光纤变化，从而使合成光的偏振态沿光纤周期性变
化。偏振态完成一个周期变化的光纤长度，叫做拍长。
在一个拍长上，两正交偏振光的相位差变化了2π，因而有：
L LB 2
LB
2 L
0
B
双折射越厉害，拍长越短。如光纤的拍长远小于某种外界
j)
Ex
E0
expj(t
xz)
J0(Ur/a) J0(U)
Ey
E0
expj(t
yz)
J0(Ur/a) J0(U)
2、归一化双折射B：BBL
k0
xk 0 y ：等效折射率指数差
nx,ny：LPx,LPy模的等效折射率指数
Optical fiber
L comm3un、ica拍tion长s B ：

光双折射效应讲解与应用

光的双折射效应讲解和应用
5.1.2 光的双折射效应
• 任何非偏振光线进入各向异性晶体后，将折射分成两束正交的线性偏振光，以不同的偏振态和相速度经历不同的折射率传输，如图5.1.3所示，这种现象称为双折射；
• 在单轴晶体中，两个正交的偏振光称为寻常光（o）和非寻常光（e）。寻常光在所有的方向具有相同的相速度，它的表现就像普通的电磁波，电场垂直于相速度传输的方向。非寻常光的相速度与传输方向和它的偏振态有关，而且电场也不垂直于相速度传输的方向。
图5.1.4 入射光与光轴方向不同出现两种不同的情况
光的双折射效应讲解和应用
e光和o光的波前
非偏振光光轴
（a）入射光与光轴平行，不发生双折射，也没有速度差
o光的波前
非偏振光
e光的波前
o光的波前
非偏振光
e光的波前
光轴
（b）入射光与光轴垂直，不发生双折射，但又速度差
非偏振光
光轴
（c）入射光与光轴成一定角度，发生双折射，并有速度差
E
寻常光
光轴(在该页纸平面内)
• 方解石是一种负单轴晶体，沿一定的晶体平面把晶体切成菱面体，晶面是一个平行四边形（相邻两角的角度是78.08o和101.92o），包含光轴并与一对晶体表面垂直的方解石菱晶平面叫主截面。
• 当非偏振光或自然光以法线射入方解石晶体时，于是也与主截面成法线，而于光轴成一定的角度。入射光分成相互正交的寻常光和非寻常光两束光，在主截面平面内也包含入射光。寻常光具有垂直于光轴的场振荡，它遵守斯奈耳定律，即光进入晶体不偏转，于是E场振荡的方向必须从该页纸出来或进去（用黑点表示），是寻常光。
• 利用双折射可制成偏振分束器（PBS）。

光纤的双折射及偏振特性(精)

L LB 2
LB
2 L
0
B
双折射越厉害, 拍长越短。如光纤的拍长远小于某种外界
干扰的长度周期, 它就可抵御这种干扰而有保持偏振状态
的能力。
4.消光比和功率耦合系数
在传输过程中，两个正交的线偏振模之间存在耦合，如在光
纤输入端激发x方向的线偏振模，其功率为P x ，由于耦合，在光纤的输出端出现了y方向的线偏振模，其功率为 P y。用
Optical fiber communications
§3 光纤的双折射及偏振特性
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1-1 2024/8/17
一、Introduction
1. SMF实际上有两个简并模：LP0y1, LP0x1
2. 实际光纤并不完善（光纤芯子的椭圆变形，光纤内部
的残余应力），两个模式并不简并，纵向相位常数β略有
幅度比 R Ey0 / Ex0 相位差 y x ( y x )z
E
Ex
EyEx0 exp NhomakorabeaE
y
0
exp
j(t x z) j(t y z)
1
Ex Re xp( j)
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Optical fiber communications 1-3 2024/8/17
L
)
R L L R L
2
2
Optical fiber communications
1-12 2024/8/17
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2.旋光率：单位长度上旋过的角度
R L L R
L2
2
HW1
1.平板波导 n1 1.5, n2 1.45, n3 1.4, d 5m。

保偏光纤

保偏光纤保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。

在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。

保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通纤系统。

由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐，属于高新科技产品，而保偏光纤又是其核心部件，因而保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单。

保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降，即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时，部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴，最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，保持传输光偏振态越好。

普通光纤就算制造得再对称，在实际应用中也会受到机械应力变得不对称，产生双折射现象，因此光的偏振态在普通光纤中传输的时候就会毫无规律地变化。

主要的影响因素有波长、弯曲度、温度等。

保偏光纤可以解决偏振态变化的问题，但它并不能消除光纤中的双折射现象，反而是在通过光纤几何尺寸上的设计，产生更强烈地双折射效应，来消除应力对入射光偏振态的影响。

所以保偏光纤一般是应用在对偏振态比较敏感的应用中，如干涉仪，或是激光器。

我常接触到的保偏光纤是用在光源与外调制器之间的连接中。

保偏光纤的应用及未来发展方向保偏光纤在今后几年内将有较大的市场需求。

随着世界新技术的飞速发展和新产品的不断开发，保偏光纤将沿着以下几个方向发展：（1）采用光子晶体光纤新技术制造新型的高性能保偏光纤;（2）开发温度适应性保偏光纤，以适应航空航天等领域环境的要求;（3）开发出各种掺稀土保偏光纤，满足光放大器等器件应用的需求;（4）开发氟化物保偏光纤，促进纤维光学干涉技术在红外天文学技术领域的发展;（5）低衰减保偏光纤:随着单模光纤技术的不断完善，损耗、材料色散和波导色散已经不再是影响光纤通信的主要因素，单模光纤的偏振模色散(PMD)逐渐成为限制光纤通信质量的最严重的瓶颈，在10Gbit/s及以上的高速光纤通信系统中表现尤为突出。

基于保偏光纤的应力传感系统设计与测试分析

D esign and Test Ana lysis of O ptica l F iber Stra in 2sen sor System Ba sed on PM F
HU Q ing, LU Xiao2yu, CHEN Pei2jun ( Chongq ing Un iversity of Posts and Telecomm un ica tion, Chongq ing 400065, Ch ina )
变化。
图 1 保偏光纤应力传感系统图在实验系统中 ,采用美国 3M 公司生产的 113μm 熊猫保偏光纤 (拍长 LB = 116 mm ,损耗 a = 1149 dB / km ,消光比 r < - 30 dB)作为传输和传感光纤 ,双逸出窗式泰勒型晶体起偏器 ,其消光比为 1 ×10 - 4 ,分光角为 90°,用 Wollaston棱镜作为检偏分束器 ,偏振抑制比 10 - 6 ,分束角约 2°。由激光器发出的光经过起偏器变换为线偏振光 ,然后将出射线偏振光波耦合到保偏光纤中传输 ,再将保偏光纤出射端射出的光经过一个准直透镜耦合通过 W ollaston棱镜。Wollaston
1 保偏光纤应力传感实验系统 1. 1 保偏光纤应力传感系统结构
对于理想的保偏光纤 ,如果线偏振光沿光纤的一个光轴注入 ,就将一直保持这一线偏振状态 ,而当保偏光纤受到外界扭曲或者压力很大时 ,原来偏振模态的一部分光还是会耦合到与之正交的模态上去 ,并一直保持在那个模态上传输 [3 ] 。因此 , 可以利用对偏振模态变化的监测获得某些外界参数的变化情况。基于这个原理 ,搭建了保偏光纤应力传感实验系统 ,如图 1 所示 ,采用高双折射保偏光纤代替普通光纤作为敏感传输媒质 ,通过对保偏光纤偏振度变化的检测来监测保偏光纤所受到的外应力。

光纤传感器用保偏光纤

薛建军：光纤传感器用保偏光纤偏光纤，筛选强度至少应达到５０ｋｐｓｉ，相当于０．５％的应变伸长量。

如果保偏光棒是在ＭＣＶＤ车床上经过高温熔融塌缩制成的，则其内部各层之间会非常致密，不会存在明显的结构缺陷。

它不会象要将石英棒进行打磨、打孔等冷加工的制造工艺那样，在对光棒的各部分拼凑的过程中，引入气泡、杂质等内部缺陷。

所以，根据光纤断裂理论，对于采用在ＭＣＶＤ车床上一次性完成制棒这样的工艺，影响光纤强度的主要原因．除了涂层的因素外，另一方面就是光纤表面的缺陷。

这种表面的缺陷，随着时间或环境等因素的变化，有些会逐渐扩大，最终在使用过程中导致光纤的断裂。

保偏光纤是一种内含高应力的光纤。

如果应力作用区离开光纤外表面的距离越近，就越容易促进表面缺陷的扩散，使光纤有更高的断裂几率。

所以现在国际上制作保偏光纤有一种趋势——在满足保偏和双折射性能要求的前提下，尽可能降低应力作用区在保偏光纤截面中所占的比例。

有事实表明，连一向制造领结型保偏光纤的英国的Ｈｂｅｒｃｏｒｅ公司，最近也开始采用类似矩形的小面积应力作用区结构。

其截面结构的照片见图Ｉ。

８）几何尺寸好如果保偏光纤的几何尺寸均匀、公差小，则可大大提高环圈的绕制质量；如果光纤的几何尺寸不均匀、公差大，则绕出的环圈会显得不平伏，并影响到后面层次的绕环张图ｌＨｂａ。

ｃｏｖｃ的某种保偏光纤力，最终影响到环圈的互易性。

的截面缘陶照片随着检测技术的发展，现在对保偏光纤偏振串音等指标的检测，已越来越多地采用通过裸光纤活动接头，将保偏光纤接入光路的办法。

如果保偏光纤的外径过大，则不能穿过光纤活动接头的陶瓷孔；如果保偏光纤的外径过小，或芯包同心度过大，则又容易引起连接损耗过大，造成不必要的误差。

保偏光纤的几何尺寸，除了与预制棒的质量有关外，很大程度上受拉丝工艺的影响。

如果能够达到对通信光纤几何尺寸的规范要求，则这样的保偏光纤就比较理想了。

９）耐弯曲性能好、模场小由于光纤陀螺要求将保偏光纤绕在曲率半径很小（一般为２０ｒａｍ左右）的环圈骨架上．丽另一种军用光纤传感器——光纤水听器要求保偏光纤能承受的曲率半径更小（约为１０ｍｍ左右），所以要求保偏光纤具有很好的耐弯曲性能，这种性能不仅娶体现在光纤的附加衰减要小（一般不能超过Ｏ．５曲），而且偏振串音的变化也要小（考虑到獭攘串音的测试误差，一般不能超过２ｄＢ）。

应力光纤双折射的应力微元分析方法

中图分类号ＴＮ２５３
ｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ５２．０２０６０４
文献标识码
Ａ
ＳｔｒｅｓｓＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓห้องสมุดไป่ตู้ ＭｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅｉｎＳｔｒｅｓｓ－ＩｎｄｕｃｅｄＦｉｂｅｒ
Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｅｆｌｄａｎｄｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｉｂｅｒｆｃｏｒｅｗｉｔｈａｎｙｓｈａｐｅｏｆｉｂｅｆｒｓｔｒｅｓｓｒｅｇｉｏｎ．ＷｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｓｏｌｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｍｏｄｕｌｅｉｎＣ０ＭＳ０ＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ
ａｓｒｅｃｔａｎｇｌｅ，ｓｑｕａｒｅ，ｔｒｉａｎｇｌｅ，ｃｉｒｃｕｌａｒｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅａｔｓｔｒｅｓｓ—ｉｎｄｕｃｅｄｏｐｔｉｃａｌｉｂｅｆｒｃｏｒｅａｒｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｔｈｅｓｈａｐｅａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｓｉｆｔｈｅａｒｅａｏｆｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｓｉＳｔｈｅｓａｍｅｎｄａｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｉｓｓｍａｌｌｅｎｏｕｇｈ．Ｔｈｅｙａｒｅｏｎｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｂｅｆｒｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｃｏｒｅｔｈｉｓ

保偏光纤双折射及全光纤拍长测试方法比对

１２１１ＪｉａｎＮｕａｎｉＺｈｉｚｈｏｎａｎＨｕａｏｎｕＹｏｎｍｉｎＬｇｇＹｇｙｇＨｇｇ
１ｏｌｌｅｅｏＯｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＤｅｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｆｐｇｇ，ｙｆｆｇｙ，烄Ｃ烌
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Ａｂｓｔｒａｃｔｈｅｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｆｉｂｅｒ（ＰＭＦ）ｉｓａｎａｌｚｅｄａｎｄａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｓｒｉｎｃｉｌｅｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＴ－ｇｙｐｐｐ（）ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｕｔｉｌｉｚｉｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＦＥＭ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｂｉｒｅｆｒｉｎｅｎｃｅａｒｅｙｇｇｏｂｔａｉｎｅｄｕｒｅｔｈｒｏｕｈｔｈｉｓｍｏｄｅｌ．Ｔｈｒｅｅｏｔｉｃａｌｂｅａｔｌｅｎｔｈｍｅａｓｕｒｉｎｓｓｔｅｍｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅ－－ｐｇｐｇｇｙａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｅｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｏｏｄａｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｇｇｐｇｇｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｎｏｎｅｓｉｍｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｂｅａｔｌｅｎｔｈｏｆｈｉｈｂｉｒｅｆｒｉｎｅｎｃｅｈｏｔｏｎｉｃ－－ｐｇｇｇｐｆｉｂｅｒ（ＨｉｉＰＣＦ）ｉｓｃｈｏｓｅｎａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｔｓｂｅａｔｌｅｎｔｈｉｓａｂｏｕｔ１．２ｍｍ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｃｒｓｔａｌ－Ｂ－ｇｙｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅａｎａｌｓｉｓｏｆＰＭＦａｎｄａｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｂｅａｔ－ｐｙｐｙｌｅｎｔｈｔｅｓｔｉｎｏｆｃｏｍｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅＰＭＦａｎｄＨｉｉＰＣＦ．－Ｂｇｇｐ；ｐ；ｆ；ａＫｅｗｏｒｄｓｆｉｂｅｒｏｔｉｃｓｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｉｎｔａｉｎｉｎｆｉｂｅｒｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｌｌｆｉｂｅｒｓｓｔｅｍ；ｂｅａｔｌｅｎｔｈ－－ｐｇｙｇｙ；ｈｉｈｂｉｒｅｆｒｉｎｅｎｃｅｃｒｓｔａｌｆｉｂｅｒｔｅｓｔｉｎｈｏｔｏｎｉｃｇｇｙｇｐ；；ＯＣＩＳｃｏｄｅｓ０６０．２３１００６０．２４２０１２０．４８２０

保偏光纤双折射度压力敏感性分析

保偏光纤双折射度压力敏感性分析曹合心;张瀚;吕辅勇;赵伟时;李雪峰【摘要】基于有限元法对不同外界压力作用下的两种典型保偏光纤——熊猫保偏光纤(PANDA polarization-maintaining fiber,PANDA PMF)和保偏光子晶体光纤(Polarization-Maintaining Photonic Crystal Fiber,PM-PCF)的内部应力场分布与光学特性关系进行分析,求解保偏光纤有效折射率(Effective Refractive Index,ERI)和双折射度对外界压力及其作用形式的响应规律.研究结果显示在单向受力条件下,两种保偏光纤的双折射度变化率均可达到10-6RIU/MPa;在环向均匀受力条件下,PM-PCF的双折射度变化率为10-6 RIU/MPa,远高于PANDA PMF的10-11 RIU/MPa量级,具有更高的敏感特性.为干涉型保偏光纤传感器的设计和优化提供了理论依据和参考数据,具有较好的工程应用价值.【期刊名称】《系统仿真技术》【年(卷),期】2019(015)002【总页数】6页(P87-92)【关键词】熊猫保偏光纤;保偏光子晶体光纤;压力敏感性;双折射度【作者】曹合心;张瀚;吕辅勇;赵伟时;李雪峰【作者单位】同济大学电子与信息工程学院,上海201804;同济大学电子与信息工程学院,上海201804;同济大学电子与信息工程学院,上海201804;中国石油天然气股份有限公司天然气销售东部分公司,上海200135;同济大学电子与信息工程学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TB133超声检测(Ultrasonic Testing,UT)作为一种高可靠性的无损检测技术,通过超声波在结构体中的声速、衰减和共振等特性,能够有效探测材料损伤的产生和扩展,目前已经广泛应用于工业、农业、城市建设等诸多领域 [1-3]。

现有检测系统中主要使用的是压电超声波传感器,然而复杂的工业系统常伴随着高电磁辐射、高温和化学腐蚀等恶劣的生产环境,基于压电感应原理的超声波传感器,其灵敏度极易受到使用环境条件的影响。

保偏光纤的应力与模式分析

馆藏号：Y499059论文题　目：保偏光纤的应力与模式分析学位授予单位：华中科技大学作者：李占涛申请学位级别：硕士学科名　称：工程力学指导教　师：王乘出版时　间：2003.5摘要：该文对几种典型的保偏光纤进行了详细的应力和模式分析.首先该文简要回顾了保偏光纤的发展历史、用途、分类以及国内外对保偏光纤的应力和模式分析所采用的方法;其次介绍了高双折射保偏光纤的原理、特点以及分析和解决光波导问题的基本理论;接着介绍了FEMLAB软件和应用FEMLAB电磁场模块所必须的知识基础;最后,运用FEMLAB对几种典型保偏光纤的应力和模式进行了详细分析.采用上述的两步分析方法,该文主要做了以下的工作:首先,详细的对熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤和椭圆型保偏光纤进行应力分析,计算出光纤纤芯的双折射,通过和精确解的比较,证明了该方法的有效性.其次,对上述三种保偏光纤进行了模式分析,计算出了基模的两个偏振模的传播常数,并给出了模式双折射.最后,该文重点对新型的类矩形保偏光纤进行应力分析和模式分析.分类号：TN253关键词：保偏光纤;有限元;双折射;电磁场;模式分析华中科技大学硕士学位论文保偏光纤的应力与模式分析姓名：李占涛申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：王乘2003.5.9文摘英文文摘1绪论<%BOF%>1.1研究背景、意义1.2国内外的研究现状1.3本文的研究方法、内容和创新2保偏光纤的基本原理和光弹性理论2.1保偏光纤的概念和性能参数2.2保偏光纤的理论解释2.3电磁场能量关系—坡印亭定理2.4光弹性理论基础3电磁场有限元和电磁场有限元软件FEMLAB3.1计算电磁学的基本方法3.2电磁场有限元方法3.3电磁场有限元分析软件FEMLAB3.4 FEMLAB的基本原理一求解偏微分方程3.5 FEMLAB在分析保偏光纤中的要点4熊猫型保偏光纤的分析和设计4.1熊猫型保偏光纤的稳态热应力分析4.2熊猫型保偏光纤的瞬态热应力分析4.3熊猫型保偏光纤的模式分析4.4总结5领结型保偏光纤和椭圆型保偏光纤的分析和设计5.1领结型保偏光纤的应力分析5.2领结型保偏光纤的模式分析和结果5.3特殊的领结型保偏光纤5.4椭圆型保偏光纤的应力分析5.5椭圆型保偏光纤的模式分析6类矩形保偏光纤的分析和设计6.1类矩形保偏光纤的应力分析6.2类矩形保偏光纤的模式分析6.3总结7全文总结与展望7.1全文工作的总结7.2几点展望致谢参考文献附录1 攻读硕士学位期间发表的论文目录<%EOF%>。

高双折射椭圆纤芯类矩形排布光子晶体光纤的性能研究

高双折射椭圆纤芯类矩形排布光子晶体光纤的性能研究郦逸舟;谭芳;刘润泽;李飞宇;孙英泰【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(47)2【摘要】高双折射光子晶体光纤具有较强的线偏振光保持能力,采用Bi_(2)O_(3)-GeO_(2)-Ga_(2)O_(3)多组分激光玻璃材料作为纤芯设计了独特结构的高双折射光子晶体光纤。

运用有限元法结合完美边界条件,得出该光子晶体光纤在1.55μm和1.80μm波长下,双折射系数分别为5.207×10^(-2)和6.882×10^(-2)。

在1.55μm波长处,X和Y极化方向的限制损耗分别为1.386×10^(-5)dB/km和5.386×10^(-7)dB/km。

非线性系数表明,结构参数M(D/Λ)分别为0.7和0.8的光子晶体光纤,非线性系数在X和Y极化方向上,范围分别在4.374×10^(3)-4.906×10^(3)km^(-1)·W^(-1)和5.621×10^(3)-6.978×10^(3)km^(-1)·W^(-1)之间。

本文所设计的高双折射光子晶体光纤的独特结构和优异性能特点,为光通信和光传感等应用领域提供了新的解决方案。

【总页数】8页(P23-30)【作者】郦逸舟;谭芳;刘润泽;李飞宇;孙英泰【作者单位】长春大学理学院【正文语种】中文【中图分类】TN253【相关文献】1.新型高双折射微结构纤芯光子晶体光纤的可调谐超连续谱的特性研究2.高双折射类椭圆纤芯光子晶体光纤设计与分析3.椭圆空气孔矩形结构光子晶体光纤的高双折射及限制损耗分析4.基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤5.基于椭圆孔微结构纤芯的高双折射光子晶体光纤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响

偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响
偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响
通过对退偏陀螺的分析,指出偏振及双折射误差对其性能的影响不同于保偏光纤陀螺.为定量分析偏振过程、双折射误差,考虑到部分偏振光的实际存在,运用弥勒矩阵描述光路进程.在偏振误差的解析后,提出了限制退偏器的角度误差及采用高消光比的偏振器等措施来改善退偏陀螺性能,获得了0.1°/h精度全光纤退偏陀螺的设计方案.
作者：张睿汪绳武张炎华李佳程 ZHANG Rui ZHANG Yan-hua LI Jia-cheng WANG Sheng-wu 作者单位：张睿,张炎华,李佳程,ZHANG Rui,LI Jia-cheng,WANG Sheng-wu(上海交通大学,仪器工程系,上海,200030)
汪绳武,ZHANG Yan-hua(上海光纤技术研究与开发中心,上海,200230)
刊名：上海交通大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)：2000 34(2) 分类号：V448.22 O43 关键词：单模光纤退偏陀螺偏振误差。

应力双折射测量

双折射测量系统双折射（birefringence）是指一条入射光线产生两条折射光线的现象。

将一块冰洲石（透明的方解石）放在书上看，它下面的线条都变成双影。

双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。

光在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个；光波入射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象即为双折射。

如图1：双折射具有大小和方向两种特征，双折射的大小也可以说是相位差的大小，相位差是同时入射样品的两种不同方向的偏振光射出时所产生的差距。

方向性是材料的分子排列方向。

比较和计算透光前后的偏光变化，便可测量双折射。

市场上简单的双折射设备，图2是将测量的对象放在两块偏光板中间下面打上光源，旋转两块偏光板通过人眼来观察明暗及颜色的变化，来推测双折射的大小。

在光学材料和元件的制造过程中，这种设备是极其不可靠的，因此在光学材料及元件的制造中，精确确定双折射的大小和应力的空间分布极其重要的。

图2由于现在的科技高速发展，所以在的产品的研发和工艺的改造方面都要求很高的效率和精准度。

在光学材料及元件的双折射测量方面的手段也在进行着新老的更替，一款使用方便，测量数度快且精确的设备被开发了出来如图3所示，北京欧屹科技提供了符合市场需求的的测量功能，该设备可以快速的分析整个被测区域的双折射情况。

图3 为了更加高效和精确的测量数据，该设备的核心原理是采用独特的光子晶体制成的传感器图（原理见图4），光子晶体是将数十万个4种不同偏振方向且大小只有5um×5um的偏光片，集合而制成的光子晶体整列，让和将光子晶体上的每一5um×5um大小的偏光阵列与CCD相机上的每一个像素单元一一贴合对应，用4种不同方向的偏光片来代替上述我们说的旋转偏光片的动作。

图4使用组装了独特的传感器的摄像机，拍摄测量物体，可以在最快3秒的时间得到整个测量面测量数据，如图5所示，测量结果可以让使用者一目了然的观察到，测量物体的双折射情况，而且还可以利用软件的功能，取得这个面上的任意一条线或者一个点的双折射数值如图6所示。