空间光到单模多芯光纤耦合效率分析及影响因素研究

• 作者: 佟首峰 关姝 南航 姜会林 王超 范雪冰 郝世聪
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 工学
• 关键词: 通信技术 空间光通信 单模单芯光纤 单模多芯光纤 耦合效率
• 年，卷（期）: 2017,（12）
• 页码范围: 2414-2422
• 页数: 9页
• 分类号: TN914.1
• 字数: 6312字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.12.015

摘要

为了降低空间激光通信系统中空间光到单模光纤的对准难度,采用单模多芯光纤对信号光进行接收.以单模七芯光纤为例,建立了空间光耦合到单模多芯光纤的数学模型,分析了数值孔径对不同纤芯排列的七芯光纤耦合效率影响,结果表明:随着数值孔径的增加,七芯光纤的耦合效率先增加、后减小;纤芯呈正六边形排列较纤芯呈直线形排列的耦合效率高.比较了存在倾斜、离焦、随机角抖动情况下空间光到单模七芯和单模单芯光纤的耦合效率,结果发现:光纤发生横向偏移时,七芯光纤耦合效率呈周期性变化,当横向偏移量分别取值10 μm,15 μm和17 μm时,多芯光纤平均耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤分别高出14.4%,39.6%,36.9%;当光纤轴向偏移0.1mm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约12.9%;当光纤随机抖动的幅度标准差为6 μm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约7%.由此可知,单模多芯光纤对倾斜、离焦和随机角抖动都有很好的抑制作用.