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全光纤傅立叶变换光谱仪(FFTS)是在传统傅里叶变换光谱仪(FTS)的基础上,用光纤代替传统光路,无运动部件的相位调节装置代替移动反射镜,光纤耦合器代替分束镜,具有调试简单、环境稳定好、小型化、高分辨率、高精度等优点,弥补了光栅光谱仪和FTS的不足,具有广阔的应用前景,成为光谱仪器中新的研究热点。理想条件下,FFTS应采用分束比平坦的光纤耦合器,但是实际中的光纤耦合器具有分束比非平坦特性,限制了FFTS的工作带宽和测量准确性。
本论文以解决光纤耦合器对FFTS的影响为目标,完成了以下几方面工作:
首先,从耦合模理论出发,运用局部模式理论和变分法,分析2×2熔锥型光纤耦合器纵向各区域的传播常数和耦合系数,研究光纤耦合器的光功率耦合行为及其传输光谱特性。
其次,结合FFTS的基本工作原理,借助数值模拟,详细讨论光纤耦合器的传输光谱特性对FFTS的测量准确性及工作带宽的影响方式及影响程度,并针对光纤耦合器对FFTS的影响特点,避开复杂的耦合模理论计算,提出简单、易行的修正方法。
最后,设计实验,对修正方法进行实验验证与分析。实验表明此修正方法拓宽了FFTS的工作带宽,使FFTS在光纤耦合器分束比非平坦波段仍可以正常工作,并且提高了FFTS的测量准确性。