传像光纤、光纤面板及光锥制造新方法探索

利用高折射率光纤填充微结构预制棒孔洞的方法,制造直径70 mm、长度200 mm的大尺寸传像光纤预制棒,像素数为547.为提高传像元件的像素数,将预制棒先拉伸成直径约为30 mm的二次预制棒,通过切削、并熔后拉伸,得到像素数为3829的传像微结构光纤及其面板和光锥,其理论数值孔径为0.55.经初步测试发现,其传像效果良好.此方法利用微结构光纤技术制造传像光纤、面板和光锥,简单易行,成本低,能有效提高像素数,有望成为规模化制造高分辨率、高质量传像元件的新方法.     

大尺寸聚合物光纤面板制造新技术的初步研究

利用堆积-热融合工艺,将商用聚甲基丙烯酸甲酯低损耗光纤以六方堆积的方式排列在自行设计的模具中,制备光学聚合物光纤面板预制棒后,对预制棒进行切割、拼接,研究了一种制备超大尺寸光纤面板的新技术.拼接面板样品的厚度2 mm,像素直径500 μm,总像素数 59052, 对大尺寸人或物的像具有很好的传递能力. 利用该技术制备的大尺寸拼接光纤面板,对于液晶拼接屏中拼接缝的清除以及大屏幕的保护具有不可替代的作用.     

高保偏聚合物光子晶体光纤的化学制备技术研究

研究了大尺寸高保偏聚合物光子晶体光纤（polymer Photonic Crystal Fibers，pPCFs）预制棒的化学原位制备技术.采用预聚物浇铸后加热聚合方法，成功制备了具有高保偏性能的光纤预制棒, 给出了聚合反应的最佳条件.对此预制棒进行二次拉伸及光学和化学性质的测试表明,该方法得到的预制棒力学结构稳定、光学透明度高,且拉伸所得光纤微结构保持完好、微孔坍塌率低、非固有损耗小.若在聚合反应体系中加入适量的激光染料或其它稀土有机螯合物等物质，可得到具有荧光性的高保偏聚合物光子晶体光纤预制棒，为保偏型聚合物光子晶体光纤激光器的研制提供新材料.     

四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤的制造与光学特性

用聚苯乙烯光纤填充625孔聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤预制棒中的空气孔制备了新型微结构光纤预制棒.拉伸后得到了四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构聚合物光纤.该光纤的纵方向可以作为传递图像介质,而纵截面上折射率的周期性结构可以作为透射光栅使用,该光栅产生的moiré条纹可以用于测量小角度移动.     

微结构光纤预制棒拉制过程的温度场分布

根据非稳态傅里叶热传导方程及微结构光纤(MSF)预制棒的初始条件和边界条件，建立圆柱形坐标系，推导出MSF预制棒的温度场分布方程.计算结果表明：当MSF预制棒在高温炉内的温度场分布接近热传导稳态分布时的下棒速度为制备MSF的最佳速度，此时高温炉的加热温度可降低到MSF预制棒的软化温度，另外，随着MSF空气填充率的增加，MSF预制棒的下棒速度也应加快. 关键词： 微结构光纤 光纤预制棒 温度场分布 热传导     

太赫兹聚合物光子晶体光纤关键制备工艺研究

针对太赫兹聚合物光子晶体光纤的应用需求,对聚合物光纤的制备材料、预制棒制备、拉伸工艺等关键制备工艺进行了研究.分析了聚合物材料的特性,并进行实验验证,结果表明ZEONEX材料的吸收系数低于3cm~(-1),吸水性低于0.01%,玻璃化转变温度和分解温度分别高达136℃和420℃,在太赫兹光纤制备中具有优良性能.预制棒制备和光纤拉伸的工艺方面,在注塑法的基础上改进了模具系统,使用可控的微压拉丝技术,在10200Pa范围内可实现±1.5Pa的微压差精确控制,较大程度上提高了光纤预制棒的成品率和光纤的形变控制,有望制备出高空气填充率的聚合物光子晶体光纤.     

酸溶法细径柔性传像光纤的制备及其表征

酸溶法传像光纤材料具有单丝直径细、柔软性能好、分辨率高等优点,在高清晰度光纤成像仪器和工业自动化检测等领域有着广阔的应用前景.本文从基质玻璃材料入手,开展了物化性能相互匹配的高光学质量预制棒管的制备、拉排丝以及硬质传像光纤的酸溶试验;对柔性传像光纤的分辨率、光谱透过率以及暗丝等进行了分析与表征.实验结果表明,该材料的制备过程突破了传统传像光纤的生产工艺,实现了传像光纤的结构与工艺创新.     

锥形光纤装置研究

基于锥形光纤制造过程的复杂性及其传像束的传输性能,利用微机与步进电机相结合,同时控制常用的双坩埚光纤拉丝机出丝管口的直径大小和鼓轮转速快慢,实现了数控拉制1 m长锥形光纤的新方法,并且集束制作出了两种两端不同半径比的锥形光纤传像束.与常用的增大鼓轮体积的方法相比,该装置具有体积小,便于操作,两端半径比可自由控制,断丝率低等特点.分析了这两种锥形光纤传像束的模式损耗。     

酸溶法细径柔性传像光纤的制备及其表征

酸溶法传像光纤材料具有单丝直径细、柔软性能好、分辨率高等优点,在高清晰度光纤成像仪器和工业自动化检测等领域有着广阔的应用前景.本文从基质玻璃材料入手,开展了物化性能相互匹配的高光学质量预制棒管的制备、拉排丝以及硬质传像光纤的酸溶试验;对柔性传像光纤的分辨率、光谱透过率以及暗丝等进行了分析与表征.实验结果表明,该材料的制备过程突破了传统传像光纤的生产工艺,实现了传像光纤的结构与工艺创新.     

S型光纤锥的研究进展

随着新型微加工工艺的发展,传统的锥型光纤发展派生出数千种不同的微结构光纤.其中,S型光纤锥由于其体积小、质量轻、抗电磁干扰以及可以直接嵌入结构化系统的灵活性得到了迅猛地发展.随着对S型光纤锥研究的深入,基于S锥的各种结构和功能的光纤传感器不断地被提出,用于测量温度、应变、折射率、湿度和磁场等,不仅丰富了光纤传感器的种类,更加深了人们对传感机理的认识.本文全面回顾了S型光纤锥的研究进展,包括传感原理、制备方法、各种传感结构组合以及传感应用等,并对其发展进行了展望.     

A Novel Polarization Maintaining Fiber

It introduces a novel elliptical jacket polarization maintaining fiber, whose SAP is like numeral "1" One preform can be drawn over 8km. Fiber's performances show that it is fit for fiber gyroscope and other sensors.     

Eyewear-style three-dimensinal endoscope derived from microstructured polymer fiber with function of image transmission

A method of fabricating multi-core polymer image fiber is proposed. Image fiber preform is fabricated by stacking thousands of polymer fibers each with a 0.25-mm diameter orderly in a die by only one step. The preform is heated and stretched into image fiber with an outer diameter of 2 mm. Then a portable eyewear-style three-dimensional (3D) endoscope system is designed, fabricated, and characterized. This endoscopic system is composed of two graded index lenses, two pieces of 0.35-m length image guide fibers, and a pair of oculars. It shows good flexibility and portability, and can provide the depth information accordingly.     

Eyewear-style three-dimensional endoscope derived from microstructured polymer fiber with the function of image transmission

A method of fabricating multi-core polymer image fiber is proposed.Image fiber preform is fabricated by stacking thousands of polymer fibers each with a 0.25-mm diameter orderly in a die by only one step.The preform is heated and stretched into image fiber with an outer diameter of 2mm.Then a portable eyewear-style three-dimensional(3D) endoscope system is designed,fabricated,and characterized.This endoscopic system is composed of two graded index lenses,two pieces of 0.35-m length image guide fibers,and a pair of oculars.It shows good ?exibility and portability,and can provide the depth information accordingly.     

光纤耦合数码系统传像特性

建立了光纤传像元件与光电阵列器件的匹配耦合模型,引入变动因子反映像素光纤排列的不确定性,进行了光纤耦合传像特性的仿真研究.针对9×9 μm2光敏元的阵列器件,分析了光纤传像元件结构参数变化对系统分辨率的影响,在光纤直径约为光敏元尺寸1/3时获得了相对经济合理的匹配结构,表明光纤耦合数码系统设计时必须考虑优化匹配问题.仿真结果还解释了系统的图像输出存在条纹和局部结构背景的原因,给出了相应的数值分析方法.     

拉丝条件对光纤折射率的影响

针对光纤预制棒和由其拉制的光纤的折射率分布测量结果,分析赞成测量结果差异的原因。提出在拉制光纤时必须严格控制工艺,确保光纤性能一致性。     

双锥型光纤布喇格光栅光谱特性

利用传输矩阵法和有限元法分析了光栅周期、调制深度、锥腰直径和不同设计区段长度比等光栅制作参量和结构设计参量对双锥型光纤布喇格光栅光谱特性的影响.软件仿真结果表明:限定相关参量后,光栅周期增大,双锥型光纤布喇格光栅整体反射谱右移,与均匀分布光纤布喇格光栅光谱变化规律一致;调制深度增强,两主反射峰基本不变,而两主反射峰中间的次级峰个数增多,光强增大;锥腰直径减小,激发更多包层模,干涉峰个数增多,强度提升;整根光栅长度保持1cm不变,锥腰区,标准光栅区和渐变光栅区长度比直接影响次级峰的数量和幅值,随着渐变光栅区长度占比的增大,次级峰的幅值增大,同时个数减少.双锥型光纤布喇格光栅可在多参量传感器、多通道滤波器、多通道半导体激光器、色散补偿和光上下载分插复用等方面广泛应用.     

传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响

光纤像面全息可以获得较高衍射效率的全息图和再现较大的物像。文中分析了相干光激励下传像光纤束单丝芯径的大小对其输出光场的影响，以及输出光场中低阶模与高阶模对全息照相的不同作用，在此基础上，提出缩小传像束单丝芯径，增多单丝根数，可以提高光纤像面全息图衍射效率和分辨率的观点，并通过实验进行了验证。     

光纤布拉格光栅嵌入SMS光纤结构的湿度传感器

提出了一种基于光纤布拉格光栅嵌入单模-多模纤芯-单模(single-mode-multimode fiber core-single mode, SMS)光纤结构的湿度传感器。当环境湿度变化时,SMS光纤结构的干涉光谱会发生漂移,而光纤布拉格光栅对湿度不敏感,其纤芯基模保持不变。因此利用SMS光纤结构对环境湿度的敏感性去调制光纤布拉格光栅纤芯基模,通过检测光纤布拉格光栅纤芯基模的反射能量变化就可以实现湿度测量。数值模拟了SMS光纤结构的内部光场分布规律,理论计算了不同环境折射率时,多模纤芯的长度、直径对SMS光纤结构输出能量耦合系数的影响。理论模拟表明,随着环境折射率变化,SMS光纤结构中传输的纤芯基模的输出能量耦合系数会发生变化。同时制作了传感器样品并对其进行了传感实验研究,实验结果表明多模纤芯长35 mm、纤芯直径为85 μm的传感器在45%～95%RH湿度变化范围内,湿度灵敏度为0.06 dBm·(%RH)-1。在20～80 ℃温度范围内,传感器的温度灵敏度为0.008 nm·℃-1,温度所带来的湿度测量误差为0.047%RH·℃-1。传感器具有制作简单、灵敏度高、反射式能量检测等优点,在湿度测量领域有一定的应用价值。     

大芯径光纤整形飞秒激光脉冲空间分布的研究

通过将1 kHz重复频率的飞秒放大激光脉冲耦合到大芯径(100μm)阶跃光纤,在27 mm长的光纤中产生了环形空间光强分布,并在3 160 mm的长光纤中观察到平台型的空间光强分布,通过自聚焦效应对该现象进行了解释.结果表明,通过选择合适的光纤,可以实现对放大飞秒激光脉冲的有效空间整形,从而达到改善光束质量的效果.