光纤耦合器怎么计算

光纤耦合器是一种定向耦合器，是光纤通信系统中重要器件之一。虽然目前光纤耦合器的大部分应用还只涉及到它的线性特性，但是耦合器中的非线性效应自1982年起就开始研究，其中一个重要应用是全光开关。

可调谐式光纤耦合器适用于要求改变耦合功率的光纤光路上。 本文介绍这种耦合器的计算方法和制作方法。 本计算方法基于弱波导场、 耦合波理 论。 对于不同尺寸及折射率的光纤可以按这一方法算得耦合系数和耦合功率值

藕合器的计算

当光线在光纤内芯里传播时， 在内芯和外层分 界面上作全反射时有相位差。 按照Goos-Hanchen位移理论可以解释为：全反射时， 反射光并不是立即发生在人射点上， 而是先射出分界面， 进入外层，然后再转回来， 沿反射方向走去光在渗漏出去时走的路程即相应的光程 除以波长， 就是全反射时的相位差。 由图1可看出，单模光纤中光线电矢量的幅度分布呈高斯型， 在壁面上电矢量并不是零， 而是继续按指数衰减规律延伸到外层， 形成消逝场。如果把另一根光纤放在邻近 的地方， 这另一根光纤就可以从消逝场中感生出电场。 或者说， 由于耦合效应， 可 由一个波场感生出另一个波场。 但是，耦合效应只有在满足相位匹配的条件下才能发生。 根据电磁波理论得出的感生电场或耦合电场的耦合系数是

现在讨论光线在内芯边界全反射时， 芯和外层之 间折射率羞很小时的情况。 令相对折肘率差为 △

为 了避免繁琐的计算， 对于两个同向祸合波即满足相位同步的导模， 如HE11模， 可利用文献〔1〕的图3及公式（22）确定β， 代入上式得到 u， v。藕合系数c可以用

为了提高耦合效应， 防止空气渗人， 要在两光纤之间的界面上涂以折射率接近外层的匹配液。从光纤1到光纤2的耦合功率比为

P2/P1=sin2（cL）Σ （13）

式中， L是耦合长度。 耦合系数c是随几何参数而变的， 所以：