光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证

王晓阳; 滕飞; 徐小斌; 王琪伟; 周晓娜; 田亚男; 马官营; 李勇

doi:10.37188/OPE.20243206.0765

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光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证

现代应用光学 | 更新时间：2024-03-31

- 光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证
- Modeling and experimental verification of backscatter secondary wave of photonic bandgap fiber
- 光学精密工程 2024年32卷第6期页码：765-773
- 作者机构：
  
  1.北京控制工程研究所，北京 100190
  2.空间智能控制技术重点实验室，北京 100190
  3.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
- 作者简介：
  
  [ "王晓阳（1993-），男，山东聊城人，博士，工程师，2015年于华中科技大学获得学士学位，2022年于北京航空航天大学获得博士学位，主要从事光子带隙光纤等新型光纤散射理论及光子带隙光纤传感技术研究。E-mail：wxybuaa2021@163.com" ]
  [ "滕飞（1988-），男，辽宁沈阳人，博士，高级工程师，2011年和2017年于北京航空航天大学分别获得学士、博士学位，主要从事光子带隙光纤理论及基于光子带隙光纤的传感器技术等方面的研究。E-mail：tengfei0337@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年科学基金资助项目(62205016);国家自然科学基金重点项目(61935002)
- DOI：10.37188/OPE.20243206.0765
  中图分类号： TN25
- 纸质出版日期：2024-03-25，
  
  收稿日期：2023-09-06，
  
  修回日期：2023-10-10，
- 稿件说明：
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王晓阳,滕飞,徐小斌等.光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证[J].光学精密工程,2024,32(06):765-773.

WANG Xiaoyang,TENG fei,XU Xiaobin,et al.Modeling and experimental verification of backscatter secondary wave of photonic bandgap fiber[J].Optics and Precision Engineering,2024,32(06):765-773.
王晓阳,滕飞,徐小斌等.光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证[J].光学精密工程,2024,32(06):765-773. DOI： 10.37188/OPE.20243206.0765.

WANG Xiaoyang,TENG fei,XU Xiaobin,et al.Modeling and experimental verification of backscatter secondary wave of photonic bandgap fiber[J].Optics and Precision Engineering,2024,32(06):765-773. DOI： 10.37188/OPE.20243206.0765.

摘要

光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制，这使其具有传统光纤无法比拟的优点，是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波，会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小，论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度，进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10

/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为~1.82×10

/mm，初步验证了背向散射次波模型的正确性，为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。

Abstract

Photonic bandgap fibers （PBFs） have advantages that traditional fiber cannot compare for its’ unique structural form， transmission medium， and light guide mechanism. PBFs is an ideal choice for fiber-optic gyroscope （FOG） in the future. However， the rough inner surface of PBFs’ core result in strong backscatter secondary wave， which results in additional non-reciprocal errors of photonic bandgap fiber-optic gyroscope （PBFOG）. In order to quantitatively analyze the intensity of backscatter secondary wave of PBFs， a simple backscatter secondary wave model of PBFs was established based on electric dipole radiation theory. Power spectral density of inner surface of PBFs’ core was obtained by focused ion beam processing and atomic force microscopy， and the theoretical backscattering coefficient of PBF （HC-1550-02） can be calculated as 2.61×10

-9

/mm. The measured backscattering coefficient of PBF （HC-1550-02） is ~1.82×10

-9

/mm by optical frequency domain back-reflection scatter instrument， which primarily verify the correctness of backscatter secondary wave model， it lays a foundation for the research of suppression technology of backscatter secondary wave.

关键词

光子带隙光纤背向散射次波功率谱密度

Keywords

photonic bandgap fiberbackscatter secondary wavepower spectral density

references

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