發(fā)布時間：2022-01-07 20:50

　　在高精度視向速度測量系統(tǒng)中,圓形光纖逐漸被多邊形光纖替代,結(jié)合多邊形光纖、透鏡和圓形光纖的擾模方案也被陸續(xù)提出。通過光線追跡的方法,對圓形、八邊形截面的兩種光纖以及基于這兩種光纖的雙光纖擾模器的擾模性能進(jìn)行了模擬分析。模擬結(jié)果表明:雖然圓形光纖有較好的遠(yuǎn)、近場角向擾模,但是徑向擾模效果不佳;八邊形光纖的近場徑向和角向擾模性能均較優(yōu),但遠(yuǎn)場擾模與圓形光纖沒有明顯差異;雙光纖擾模器能有效提高光纖擾模性能,而使用了八邊形光纖的雙光纖擾模器的遠(yuǎn)、近場擾模性能均較優(yōu)。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報. 2019,39(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１圓形光纖中的光線追跡Ｆｉｇ．１Ｒａｙｔｒａｃｉｎｇｉｎｃｉｒｃｕｌａｒｆｉｂｅｒ

線與光纖邊界的交點，根據(jù)公式：Ｒ＝Ｉ－２ＩＮＮ，（２）由反射前光線的方向向量Ｒ和交點處的法線方向向量Ｎ可以得到反射之后光線的方向向量Ｉ，完成一次全反射。全反射之后的光線方向可以通過加入一個大小服從高斯分布的隨機(jī)波動模擬實際光纖不理想或是外界應(yīng)力帶來的微擾以及光纖彎曲帶來的影響。在模擬程序中給定光纖的長度Ｌ，光纖中多次反射后的光線最終在光纖末端端面出射，計算得到光纖出射時的位置和方向即完成單條光線在光纖中的追跡。單條光線在光纖中的追跡流程如圖２所示。模擬程序中設(shè)置光纖長度Ｌ＝１０００Ｒ（Ｒ＝５０μｍ，為纖芯的半徑，對于八邊形光纖，半徑指其內(nèi)切圓的半徑），光纖ＮＡ�。埃玻�。為了呈現(xiàn)輸出光場分布情況，一次模擬需要計算數(shù)千條光線，追跡光線數(shù)目為６０００。要真實模擬星光入射情況太過復(fù)雜，不在研究范圍。為了反映入射條件，通過不同的光瞳（孔徑）和入射位置偏移ｄ來模擬望遠(yuǎn)鏡孔徑遮擋和星光抖動帶來的影響，如圖３所示。出射光線位置向量分布表示出射近場分布，方向向量分布表示出射遠(yuǎn)場分布。通過對比不同入射光瞳和位置的出射光場變化，即可簡單有效地分析光纖的擾模特性。如果光纖的近場擾模性能非常好，出射近場分布將抹除入射光的位置信息，不隨入射偏移發(fā)生改變；遠(yuǎn)場擾模性能好，出射遠(yuǎn)場分布將抹除光瞳信息，不隨孔徑分布發(fā)生改變。圖２光纖中的單條光線追跡流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｉｎｇｌｅｒａｙｔｒａｃｉｎｇｉｎｆｉｂｅｒ圖３模擬的幾何結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．３Ｇｅｏｍｅｔ

光線在光纖中的追跡。單條光線在光纖中的追跡流程如圖２所示。模擬程序中設(shè)置光纖長度Ｌ＝１０００Ｒ（Ｒ＝５０μｍ，為纖芯的半徑，對于八邊形光纖，半徑指其內(nèi)切圓的半徑），光纖ＮＡ�。埃玻�。為了呈現(xiàn)輸出光場分布情況，一次模擬需要計算數(shù)千條光線，追跡光線數(shù)目為６０００。要真實模擬星光入射情況太過復(fù)雜，不在研究范圍。為了反映入射條件，通過不同的光瞳（孔徑）和入射位置偏移ｄ來模擬望遠(yuǎn)鏡孔徑遮擋和星光抖動帶來的影響，如圖３所示。出射光線位置向量分布表示出射近場分布，方向向量分布表示出射遠(yuǎn)場分布。通過對比不同入射光瞳和位置的出射光場變化，即可簡單有效地分析光纖的擾模特性。如果光纖的近場擾模性能非常好，出射近場分布將抹除入射光的位置信息，不隨入射偏移發(fā)生改變；遠(yuǎn)場擾模性能好，出射遠(yuǎn)場分布將抹除光瞳信息，不隨孔徑分布發(fā)生改變。圖２光纖中的單條光線追跡流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｉｎｇｌｅｒａｙｔｒａｃｉｎｇｉｎｆｉｂｅｒ圖３模擬的幾何結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．３Ｇｅｏｍｅｔｒｙｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０５０６００５－３

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]分段式光纖傳輸系統(tǒng)的擾模增益及能量變化[J]. 韓建,肖東,葉慧琪,吳元杰,徐韋佳.  光學(xué)學(xué)報. 2016(11)
[2]中心偏移對階躍圓柱多模光纖環(huán)形出射場的影響[J]. 葉慧琪,韓建,肖東.  光學(xué)學(xué)報. 2016(09)
[3]多邊形光纖遠(yuǎn)近場擾模特性[J]. 韓建,肖東.  光學(xué)學(xué)報. 2016(04)



本文編號：3575246