概述：光纤环形反射器是一种基于光纤环路和二分之一定向光纤耦合器实现的反射装置，通过改变干涉条件，可以实现不同的反射率。它不仅可以作为线性反射器，还可以通过引入非线性效应作为传感器或模式锁定光纤激光器中的人工可饱和吸收体等应用。

目录

1. 光纤环形反射器的基本原理
2. 线性光纤环形镜
3. 非线性光纤环形镜
4. 光纤环形镜的应用

光纤环形反射器的基本原理

光纤环形反射器的实现非常简单：只需将二分之一定向光纤耦合器的同侧端口用一段光纤连接起来，形成一个环路。当光输入到一个端口时，会在环路中形成两个反向传播的波，这两个波在耦合器处再次相遇时会发生干涉。干涉的结果决定了反射回输入端口的光功率以及从另一端口离开的光功率。干涉条件通常会受到多模行为、偏振变化和非线性效应等因素的影响。

线性光纤环形镜

在最简单的情况下，使用单模光纤，并且偏振状态在传播过程中保持不变。假设光功率较低，非线性效应（特别是克尔效应）可以忽略不计。此外，假设光纤中没有功率损耗，且光纤耦合器的功率分割比为50:50（即3分贝耦合器）。在这种情况下，干涉条件使得所有注入的光功率都返回到注入的端口。这意味着光纤环形镜作为一个完美的反射器，可以在宽波长范围内工作，对任何输入偏振态都有效。光纤环路的长度在这种情况下不是决定性因素，除了它当然决定了群延迟。同样，环路中光纤上的环境影响，如温度变化，只要不影响偏振，就不会有影响。

非线性光纤环形镜

对于光纤中的超短脉冲，克尔非线性可能会产生显著效应，因为峰值功率可能很高。然而，只要光纤环路保持对称且耦合比为50:50，那么发生的非线性相移不会影响光纤环路的反射率。这是因为这些相移对于两个方向上的光都是相同的，因此这些额外的相移不会影响干涉条件。

非线性放大环形镜（NALM）是非线性光纤环形镜的一种配置，它通过在环路中引入稀土掺杂光纤和长的无源光纤来实现非对称性。当在低功率水平注入光时，大部分光会被反射回同一端口。然而，对于峰值功率较大的超短脉冲，环路中会发生显著的非线性相位变化，这些变化对于逆时针方向传播的光更强，因为这部分光先被放大然后穿过长的无源光纤。相反方向的光大部分长度上以较低的功率水平传播。因此，干涉条件受到影响，使得输入光的功率依赖性部分到达上部输出端口。

光纤环形镜的应用

非线性光纤环形镜有多种应用：

• 在模式锁定光纤激光器中，这种装置可以作为启动和稳定模式锁定的人工可饱和吸收体。
• 在光纤通信中，非线性环形镜可以用作非线性滤波器，例如，一个设计良好的滤波器可以传输孤子脉冲，同时大量抑制任何低强度背景辐射；它可以被称为孤子滤波器。这同样也可以在需要光信号处理的其他应用领域中使用。