基于远场可变孔径的高斯函数拟合测量模场直径

发布时间：2024-04-25 21:07

　　模场直径作为单模光纤的一个关键参数,由基模的模场分布而决定。单模光纤基模的横向电场强度分布接近于高斯分布。通过远场可变孔径法能测量出一组多孔径远场辐射光功率数据。本文将此数据转化得到光纤的出射光场分布,并使用高斯函数对出射光场分布进行数值拟合校正,最后由拟合得到的高斯函数分布求得模场直径。实验表明,标准仪器在测量条件良好条件下测得模场直径为9.090μm,在测量条件变差时测得的模场直径为8.794μm,存在3.2%的相对误差,而使用高斯函数拟合方法测得的前后模场直径数据为9.089μm、9.061μm,仅存在0.3%的相对误差。对比多次数据后发现本文方法可以有效消除在实际测量过程中的偶然误差,如由于被测光纤模场中心与透光孔中心偏离引起的测量误差,提高了模场直径测量结果的稳定性和准确性。

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【部分图文】：

图1远场可变孔径法的测量装置原理

因此,只要测量出透过各个透光孔的光功率P(θ),并通过式(1)得到互补孔径功率传输函数α(θ),将其代入式(4)和式(5),即可得到被测光纤的模场直径2w。在远场可变孔径法测量装置中,圆盘离光纤输出端的距离D至少为100W2/λ(W为光纤的模场半径)[6],并且光纤中心应尽可能地....

图3互补孔径功率传输函数α(θ)的分布曲线

在正常情况下,由OFM光纤多参数测试仪实测的远场数据经归一化后得到的α(θ)与θ的关系曲线,如图3所示。采用OFM光纤多参数测试仪,根据得到的α(θ)与θ的关系,结合式(4)和式(5),计算得到的模场直径为9.090μm。采用高斯函数拟合方法,将23个透光孔对应的光功率测量数据....

图4模场强度分布高斯函数拟合曲线

采用高斯函数拟合方法,将23个透光孔对应的光功率测量数据经过处理后得到模场强度分布I(r)～r关系,使用高斯函数进行拟合,拟合后的曲线如图4所示。图中几乎所有数据点都落在拟合曲线上。当r=wL时,光功率降至中心的e-2,再将此时的wL通过式(8)得到光纤端面的模场直径为9.089....

图5存在误差数据的互补孔径功率传递函数

采用OFM光纤多参数测试仪:由测量所得光功率值根据式(1)计算得到α(θ),得到α(θ)与θ的关系曲线如图5所示,其中数据点4有误差。根据式(5)与式(6),计算得出的模场直径为8.794μm,与正常数据情况下测得的模场直径相比存在3.2%的误差,严重影响了测量结果的准确性。采....

本文编号：3964249