周 吉，韩 冰，韩哈斯敖其尔，马 宇*

(1.哈尔滨工业大学能源学院，黑龙江哈尔滨 150001；2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033)

热光耦合作用下的光纤传输特性

周 吉1，韩 冰2，韩哈斯敖其尔2，马 宇1*

(1.哈尔滨工业大学能源学院，黑龙江哈尔滨 150001；2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033)

通过求解电磁波束包络方程和能量方程的耦合方程组，考虑温度对材料介电系数的影响及传输损耗产热的耦合作用，求解了复合热边界条件下光纤的基模态传输和损耗问题。研究表明：随着纤芯半径的增大，电场强度、能量耗散密度减小，传播常数增大；环境温度降低、对流换热系数增大和表面发射率升高都会使得传播常数减小，电场强度、能量耗散密度增大；能量耗散密度和电场强度随截面曲率的变化并不是线性的，还受到其他因素的共同作用。

光纤基模态；传播常数；能量耗散密度；热光耦合

1 引 言

光纤波导在无线电通讯、雷达、导航等无线电领域有着广泛的应用，由于其传输衰减较小，频带很宽，近年来已经逐渐取代电信号传输成为一种信号传输的主要工具。已有研究证明温度是影响光束传输质量的一个重要因素［1-2］，而光纤作为光传输的一种主要媒介，随着对其大容量传输和精确传输要求的提高，温度对光纤传输的稳定性和精确度的影响也日益受到重视。Aleksandrov等［3］提出了针对光纤耦合激光器模块的光纤末端的温度控制系统，从而保证在600～1 100℃温度范围内误差小于1%。……