引用本文:
陈振宜,王水莲,陈娜,等:电场作用下热极化四孔光纤偏振光传输特性研究[J]. 光通信技术,2019,43(9):48-52.
陈振宜,王水莲,陈 娜*,刘书朋,郝强达
(上海大学 上海先进通信与数据科学研究院,上海200444)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:由于热极化将破坏光纤熔石英材料的中心反演对称性,使其产生二阶光学非线性效应或线性电光效应。设计一种四孔光纤,采用载流子模型,通过有限元计算方法,分析四孔光纤的热极化过程,制备出了热极化四孔光纤,并研究了电场对其偏振光传输特性的影响。实验测量结果表明:热极化四孔光纤中,偏振光的椭圆率和方位角随电场强度的变化呈近似线性关系。由此获得其二阶非线性系数为0.17 pm/V,与数值仿真结果基本一致。
关键词:热极化;四孔光纤;二阶非线性系数;载流子模型;偏振光
中图分类号:TN256 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)09-0048-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.09.011
0 引言
热极化是使宏观中心反演对称的熔石英光纤材料,也是一种产生二阶非线性效应和线性电光效应的技术[1],可广泛应用于电光调制器、光频转换器[2]、光开关[3]和偏振纠缠光子对生成[4]等全光纤器件。极化温度和极化电压是光纤纤芯产生二阶非线性的重要影响因素[5]。同时,热极化时间将直接影响最终产生的二阶非线性系数的大小[6]。 W. Margulis等人于2009年提出了在双孔光纤中插入双阳极,既可以避免电击穿,又可以提高热极化后产生的二阶非线性系数的大小和稳定性[7]。为了进一步阐明基于双阳极模型的热极化物理过程,并优化其热极化参数,Camara等人于2014年利用二维仿真模型,研究了双孔光纤热极化过程中离子迁移的微观机理,同时分析了热极化参数(极化电压、温度和空气湿度等)对极化效果的影响[8]。同年,De Lucia等人提出了一种新型的热极化技术——静电感应,这种技术可有效降低对光纤的热极化难度,可实现对较长光纤的热极化[9]。但是热极化产生的二阶非线性系数的大小还有待提高。
基于此,本文提出一种四孔结构光纤,利用有限元法,通过Comsol计算软件平台,分析其热极化过程,并实验制备热极化四孔光纤。
3 结束语
本文基于载流子(Na+、H3O+)模型,利用有限元法,通过Comsol计算软件平台,分析了四孔光纤热极化过程,得到了其二阶非线性系数均值为0.19 pm/V。实验制备出了热极化四孔光纤样品,并测量了其电场作用下的偏振光传输特性,偏振光的椭圆率和方位角随电场强度呈近似线性变化关系。据此,由实验测得的偏振光的椭圆率和方位角,计算得到了所制备的热极化四孔光纤样品的二阶非线性系数为0.17 pm/V,与数值仿真分析结果基本一致。研究结果表明,热极化光纤在全光纤高电压传感领域将具有实际应用价值。