模場直徑作為單模光纖的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),由基模的模場分布而決定。單模光纖基模的橫向電場強(qiáng)度分布接近于高斯分布。通過遠(yuǎn)場可變孔徑法能測量出一組多孔徑遠(yuǎn)場輻射光功率數(shù)據(jù)。本文將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到光纖的出射光場分布,并使用高斯函數(shù)對(duì)出射光場分布進(jìn)行數(shù)值擬合校正,最后由擬合得到的高斯函數(shù)分布求得模場直徑。實(shí)驗(yàn)表明,標(biāo)準(zhǔn)儀器在測量條件良好條件下測得模場直徑為9.090μm,在測量條件變差時(shí)測得的模場直徑為8.794μm,存在3.2%的相對(duì)誤差,而使用高斯函數(shù)擬合方法測得的前后模場直徑數(shù)據(jù)為9.089μm、9.061μm,僅存在0.3%的相對(duì)誤差。對(duì)比多次數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)本文方法可以有效消除在實(shí)際測量過程中的偶然誤差,如由于被測光纖模場中心與透光孔中心偏離引起的測量誤差,提高了模場直徑測量結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

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【部分圖文】：

圖1遠(yuǎn)場可變孔徑法的測量裝置原理

因此,只要測量出透過各個(gè)透光孔的光功率P(θ),并通過式(1)得到互補(bǔ)孔徑功率傳輸函數(shù)α(θ),將其代入式(4)和式(5),即可得到被測光纖的模場直徑2w。在遠(yuǎn)場可變孔徑法測量裝置中,圓盤離光纖輸出端的距離D至少為100W2/λ(W為光纖的模場半徑)[6],并且光纖中心應(yīng)盡可能地....

圖3互補(bǔ)孔徑功率傳輸函數(shù)α(θ)的分布曲線

在正常情況下,由OFM光纖多參數(shù)測試儀實(shí)測的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)經(jīng)歸一化后得到的α(θ)與θ的關(guān)系曲線,如圖3所示。采用OFM光纖多參數(shù)測試儀,根據(jù)得到的α(θ)與θ的關(guān)系,結(jié)合式(4)和式(5),計(jì)算得到的模場直徑為9.090μm。采用高斯函數(shù)擬合方法,將23個(gè)透光孔對(duì)應(yīng)的光功率測量數(shù)據(jù)....

圖4模場強(qiáng)度分布高斯函數(shù)擬合曲線

采用高斯函數(shù)擬合方法,將23個(gè)透光孔對(duì)應(yīng)的光功率測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后得到模場強(qiáng)度分布I(r)～r關(guān)系,使用高斯函數(shù)進(jìn)行擬合,擬合后的曲線如圖4所示。圖中幾乎所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在擬合曲線上。當(dāng)r=wL時(shí),光功率降至中心的e-2,再將此時(shí)的wL通過式(8)得到光纖端面的模場直徑為9.089....

圖5存在誤差數(shù)據(jù)的互補(bǔ)孔徑功率傳遞函數(shù)

采用OFM光纖多參數(shù)測試儀:由測量所得光功率值根據(jù)式(1)計(jì)算得到α(θ),得到α(θ)與θ的關(guān)系曲線如圖5所示,其中數(shù)據(jù)點(diǎn)4有誤差。根據(jù)式(5)與式(6),計(jì)算得出的模場直徑為8.794μm,與正常數(shù)據(jù)情況下測得的模場直徑相比存在3.2%的誤差,嚴(yán)重影響了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。采....

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