基于双芯光纤的集成式干涉仪及其应用研究

摘要

本文对基于双芯光纤的集成式干涉仪及其应用进行了探索性研究。基于耦合模理论建立了具有普遍应用意义的双芯光纤理论模型，对双芯光纤的传输特性进行详细的理论分析，并计算了两个纤芯的传输常数及纤芯之间的横向耦合系数。基于标准单模光纤与双芯光纤之间的熔融拉锥耦合技术，利用实验室自行设计并拉制的两种不同结构的双芯光纤，分别制作了集成式光纤Michelson干涉仪和Mach-Zehnder。干涉仪，并针对这两种干涉仪的干涉机理进行系统的理论分析。
　　 分别在传感领域和通信领域对这两种集成式干涉仪的应用进行了研究。首先，研究了基于非对称双芯光纤的Michelson干涉仪在传感领域的应用。利用非对称双芯光纤两个纤芯的有效折射率对外界环境的响应不同这一特性，将集成式光纤MichelSOn干涉仪用于液体折射率的测量，并分别对传感器的传感特性进行了理论仿真和实验研究。其次，研究了基于对称双芯光纤的Mach-Zehnder干涉仪在通信领域的应用。利用两个Mach-Zehnder干涉仪级联，得到了集成式可调谐滤波器。根据干涉理论，在分析单个Mach-Zehnder干涉仪传输特性的基础上，对级联后的干涉仪的传输特性进行详细的理论分析，并对滤波器的输出谱进行理论仿真，分析其滤波特性。分别改变两个干涉仪的光程差，对不同的输出谱进行实验测量，最终得到波长连续可调且调谐范围较大的滤波器。