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光纤包层模式的基本原理及其在光电领域的应用

发布时间：2023-11-13 10:05:36 阅读数： 341

本文详细介绍了光纤或其他类型光波导中的包层模式，这些模式的强度分布不局限于光纤核心或其周围区域。它们也被称为辐射模式。尽管人们通常不会有意地将光注入包层模式，但这些模式在光纤光学中扮演着重要角色。

包层模式简介

包层模式，又称为辐射模式，是指在光纤或其他类型光波导中，其强度分布不仅限于光纤核心或其紧邻区域的模式。这些模式在光纤的包层中传播，而非其核心。

包层模式在光纤光学中的作用

当一个适当聚焦和对齐的激光束击中光纤的端面时，大部分功率可能会在光纤核心中传播。然而，一部分功率会在包层模式中传播。包层模式在光纤光学中的作用不容忽视。

包层模式的衰减

包层模式的传播特性取决于其周围涂层的性质。它们要么可以在长距离上传播，要么可能会因为泄漏到涂层中而被强烈衰减。后者尤其常见于单模光纤中。包层模式的强烈衰减在优化光纤或耦合光学器件对核心的发射效率时非常有用。

短光纤中的问题及解决方案

在处理较短的光纤片段时，例如为了测量高掺杂稀土掺杂光纤中的强吸收，未能完全消除包层模式中的功率可能会成为一个问题。这种情况尤其出现在必须去除围绕核心的聚合物涂层时。一种可能的解决方案是将短光纤与一段较长的被动光纤进行焊接，以消除包层模式中的光。另一种可能性是在光纤上使用一滴折射率匹配的液体。

核心模式与包层模式之间的耦合

由于它们不同的传播常数，核心模式和包层模式通常不会表现出任何明显的相互耦合。这意味着，例如，注入核心的光将保持在那里，而不会泄漏到包层模式中，反之亦然。然而，如果光纤的常规核心和包层结构发生偏差，特别是存在与传播常数差异相匹配的周期性干扰时，可能会发生泄漏。这种效应被应用于长周期光纤布拉格光栅中，它们通过将光从核心耦合到包层模式中，在某些波长范围内造成损耗。