用渐变孔径光学积分法测量单模光纤模场直径的新方法

摘要

一种测量单模光纤模场直径的方法，即渐变孔径光学积分法，简称为渐变孔径法或光学积分法，属于光纤通信领域中光纤参数测量方法。本方法依据皮特曼第二定义，将单模光纤模场直径表达式中的积分运算，变换为含有光纤数值孔径均方值的四则计算，采用渐变孔径光学积分器(3)，利用平移、转动、分光三种方法之一即可精确测出单模光纤数值孔径的均方值，继而求得被测光纤的模场直径。对于单模光纤模场直径的测量，具有精确、快递、简便的特点，可广泛应用于计量标准、自动化测试设备及工程仪表等各个方面。

主权项

一种用渐变孔径光学积分法测量单模光纤模场直径的新方法，其特征在于将单模光纤模场直径表达式的积分运算变化为一个四则计算，所推导出的模场直径表达式中只包含通光波长和被测光纤数值孔径均方根这二个可变参数；$MFD=(\sqrt{2}\lambda /\pi ){\left({\overline{NA}}^2\right)}^{-1/2}---\left(4\right)$式中λ为工作波长，是光纤的数值孔径NA＝sinθ的均方值：${\overline{NA}}^2={\int }_0^{\infty }{\sin }^2{\mathrm{\theta F}}^2\left(q\right)qdq/{\int }_0^{\infty }{F}^2\left(q\right)qdq---\left(3\right)$(3)式中，F²(q)是出射光的远场分布，q＝sinθ/λ，θ则是出射光的张角，光纤数值孔径的均方值可由光纤出射光经过和不经过渐变孔径光学积分器这二种情况下，分别收集到的光功率之比来确定：${\overline{NA}}^2=P\left(i\right)/P\left(o\right)---\left(5\right)$式中P(i)是出射光经过渐变孔径光学积分器后，通过光学系统所收集到的光功率；P(o)则是出射光不经过渐变孔径光学积分器通过光学系统所收集到的光功率，因此得到$MFD=(\sqrt{2}\lambda /\pi ){[P\left(o\right)/P\left(i\right)]}^{1/2}---\left(6\right)$