论文摘要
随着相干光纤通信的发展,对保偏光纤连接器的性能要求越来越高。相对普通单模光纤连接器而言,保偏连接器具有一些技术难点。消光比是描述其保持偏振光偏振态能力的重要参数。由于保偏连接器在设计及制作过程中不可避免地引入连接应力,使现阶段的消光比大多低于30 dB,以25 dB为标准,生产一次合格率过低,约为60 %～70 %,成本过高。本课题针对DSDBR （Digital Super Mode-Distributed Bragg Reflector数字超模分布布拉格反射器）可调激光器输出端的永久性保偏光纤连接器,全方位研究消光比技术,进行了一系列的改善,使消光比分布中心值提高到30 dB以上,合格率达到85 %以上。本文主要围绕以下几个方面展开讨论:通过实验对比消光比的两种测试方法;保偏光纤连接器封装技术、内部结构设计的改善;环境测试等。论文完成的主要研究工作、实验分析结果如下:1)研究了两种消光比性能参数的测试方法基于平面单色光波偏振态的不同表征方式,存在两种消光比测试方法——旋转起偏器法、邦加球法。前者为直接测量,测试范围较窄,探测功率呈正弦变化;后者为间接测试,可通过改变温度、压力、波长几种方法实现,结果一致性高。实验表明,前者相对后者易受到输入偏振光波长、功率影响。2)改善保偏光纤连接器封装技术,提高消光比性能基于弹光效应对光纤双折射的影响,通过改善保偏光纤连接器封装技术,缓解光纤应力,提高消光比。通过有限元模型分析、实验对比两种常用插芯材料——冕玻璃BK7、氧化锆陶瓷对消光比影响的差异;分析环氧树脂胶固化性能,设计更合理省时的固化程序,使消光比合格率得到15 %以上的大幅度提高。3)创新性的内部结构设计,提高消光比性能同样基于弹光效应理论,通过内部结构的改善,缓解光纤应力,提高消光比。设计实验研究表明,增大插芯细孔内径、减短细孔长度、增加插芯尾部过渡部分可改善消光比性能,数据表明其分布中心值增大到30 dB以上。4)根据光纤连接器国际标准GR326-CORE的环境测试,验证改善成果GR326-CORE环境测试的温度循环、高温高湿测试表明,改善后的保偏光纤连接器可经受起恶劣环境的影响,同时测试结果显示出消光比稳定度不足的缺陷。论文中讨论的几点改善工作具有一定的突破性,至今未见相关文献报道:一、优化后的环氧树脂胶在45℃、55℃的缓慢固化程序,既提高消光比性能又节省固化周期;二、增大陶瓷插芯细孔内径及增加尾部的过渡部分,突破了现有通用的标准结构,实现提高消光比性能的作用。