光纤陀螺、光纤水听器等传感器在军事和民用领域中的应用越来越广泛,从而对它们性能的要求也就变得越来越高。其中,光纤耦合器是组成这些光纤传感器的核心部件,其性能对光纤传感器整体性能的影响很大。
国内光纤耦合器主要由单模光纤制成,这种耦合器制作工艺简单,成本较低,然而,由于其不具有偏振保持功能,外部扰动导致的双折射会引起光纤传感器的零位漂移和信号衰落,从而导致耦合器的性能很不稳定。
由保偏光纤制成的保偏光纤耦合器是一种特殊的光纤耦合器,它除了具有普通耦合器合光分光的功能之外,还具有保持线偏振光的偏振态不变的性质,然而西方发达国家一直对我国封锁有关保偏光纤耦合器的研制技术,因此,对保偏光纤耦合器进行分析和研究具有重大意义。
目前对保偏光纤耦合器性能的分析,从分光比、消光比和附加损耗三个方面来考虑。通过实验分析这三个性能指标的温度特性,并利用和软件设计一种便捷、直观、实用性强的光纤耦合器性能分析平台,对耦合器的常温和变温特性进行分析。从实验分析中,总结出保偏光纤耦合器的性能变化对光纤陀螺的影响,并对实验室自制的保偏光纤耦合器进行性能测试,选择出性能优良的保偏光纤耦合器用于光纤陀螺或其它设备。
目前光纤耦合器的制作普遍采用的是熔融拉锥的方法,由此方法制作而成的耦合器有其自己独特的优势,如性价比很高、分光比更为精确以及附加损耗也较低等等。同时,这种耦合器具有良好的一致性和方向性,环境稳定,生产简单,成本低,适合大规模生产。
光纤耦合器在许多高科技领域中越来越广泛的应用,从而使得在耦合器的制作过程中对性能如偏振灵敏度,工作带宽和插入损耗等的要求就越来越高,因此研制出了具有特殊性能的光纤耦合器,如具有带宽特性的宽带光纤耦合器和具有保偏特性的保偏光纤耦合器等。
在这些耦合器的制造过程中受到许多因素不同程度的影响,包括制作工艺、控制参数,以及精密的设备和其他许多问题,为了满足这些不同应用的要求,近年来,科研人员不断对耦合器的制造工艺和过程控制方法进行越来越深入的探讨和研究。
由于保偏光纤耦合器在熔融状态下很难确定其材料的变化情况,而且其制作所采用的保偏光纤还具有特殊的应力结构,因此,相比于普通单模耦合器来说,保偏光纤耦合器的制作工艺要复杂的多,目前还不能对用于制造保偏光纤耦合器的熔融拉锥技术进行深入的理论研究。
然而目前由于具有低成本且高性能的保偏光纤耦合器在军事和民用领域中得到了越来越广泛的应用,且对耦合器性能的要求也越来越高,因此需要对保偏光纤耦合器的制作工艺进行深入的分析和研究,从而研制出高性能的保偏光纤耦合器,这对耦合器未来的应用和发展具有重大现实意义。
原标题：国内光纤耦合器的研究及应用现状
