二次离子交换法改进自聚焦透镜折射率分布

对二次离子交换制作自聚焦透镜的理论和工艺进行了研究.利用KNO3和NaNO3混合盐进行二次离子交换.对二次离子交换前后的自聚焦透镜的折射率分布和畸变进行了测试,结果表明,经过二次离子交换后,折射率分布明显改善,更接近理想折射率分布曲线,相对畸变由二次交换前的13.1%减小到7.7%.     

制作铊玻璃自聚焦透镜的两步离子交换工艺分析

本文分析了用一次离子交换工艺制备的自聚焦透镜的径向折射率分布规律,讨论了所能获得的最佳分布工艺条件。在此基础上提出了两步离子交换的新方法。计算表明用两步离子交换工艺制备的自聚焦透镜的折射率分布可以更接近理想分布.     

基于离子交换条波导的生物溶液浓度传感研究

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法,给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件,导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解,拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决,样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上,试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构,验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液,最低检测限为0.1 μM,实现了低浓度微量测试,验证了条波导传感机制的有效性.     

Ag-Na离子交换玻璃波导的折射率分布研究

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.通过棱镜耦合技术测量了波导的模折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布为高斯分布.发现Ag-Na离子交换的扩散系数与交换时间有关,并且随着交换时间的增加而减小.使用随离子浓度变化的扩散系数求解扩散方程得到了玻璃内部Ag离子浓度分布,并通过SEM谱证实了求解的正确性;使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,得到了平面波导的折射率分布.与反WKB法只能获得多模离子交换平面波导的折射率分布相比,这种方法可以得到任意扩散时间下折射率变化与Ag离子浓度,可以获得单模平面波导的折射率分布.     

制作锂玻璃自聚焦透镜的离子交换工艺的研究

本文分析了用一次离子交换工艺制备的自聚焦透镜的径向折射率分布规律,计算了所能获得的最佳分布及工艺条件.并提出在熔盐中加Li~+及分阶段离子交换的新方法.计算表明,用改进后的新工艺制备的自聚焦透镜,其折射率分布可以得到明显的改善.     

离子注入结合离子交换技术制备KTiOPO_4光波导特性研究

用离子注入结合离子交换技术形成了KTiOPO4平面光波导,研究了离子注入对离子交换波导结构的影响.使用棱镜耦合法测量了波导特性,结果显示形成了表面折射率升高的多模波导,通过背散射技术研究了离子交换后的Rb离子分布.实验表明,注入离子导致样品晶格损伤,在2.8μm处对离子交换形成了阻挡层,阻止了交换向KTP晶体的更深处进行.     

离子注入结合离子交换技术制备KTiOPO4光波导特性研究

用离子注入结合离子交换技术形成了 KTiOPO₄ 平面光波导,研究了离子注入对离子交换波导结构的影响.使用棱镜耦合法测量了波导特性,结果显示形成了表面折射率升高的多模波导,通过背散射技术研究了离子交换后的 Rb 离子分布.实验表明,注入离子导致样品晶格损伤,在 2.8 μm处对离子交换形成了阻挡层,阻止了交换向KTP晶体的更深处进行.     

平面光波导折射率分布的测定

利用棱镜耦合原理与改进的反WKB理论，实现了平面光波导折射率分布的测定.通过该方法获得了离子交换玻璃波导折射率分布曲线，该方法具有操作简单、测量准确的优点.     

K-Na离子交换单模平面波导的制备及其表征

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布,由色散曲线得到单模波导的制备条件(即扩散深度范围),从而得出单模波导的离子交换时间范围,制备出单模波导,并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码...     

玻璃波导及两次离子交换法

本文报道Soda-lime玻璃的Ag~+-Na~+和K~+-Na~+离子交换波导的制备、特性分析;并介绍制作表面折射率元件(例如棱镜、透镜)的两次离子交换法,以及用卢瑟福后向散射谱分析玻璃离子交换后表面层的离子分布轮廓。     

离子交换法制备自聚焦透镜的理论基础

本文主要阐述离子交换法制备自聚焦透镜的几个理论问题,即为什么会产生折射率的梯度分布,确定交换离子的根据,选择母棒玻璃组成的原则,以及抛物线性梯度折射率的数学推导。     

Study on measurement of refractive index profile of GI-POF by light scattering

This paper is devoted to the study on measurement of refractive index profile of graded-index polymer optical fiber (GI-POF) by light scattering. Using Generalized Airy theory and Debye series of an inhomogeneous cylinder, the scattering intensity distributions are obtained of Airy structure of rainbows for different refractive index profile. The results show that positions of Airy peaks depend closely on refractive index profile of GI-POF. Since each order of rainbow penetrates it to different depths, such methods could be used to provide information of the refractive index profile of GI-POF. For GI-POF with given diameter, positions of Airy peaks of rainbows are simulated as a function of refractive index profile, which can be used to inverse unknown parameters of refractive index profile. The least square method is used in inversion of refractive index profile with the given refractive index of the cladding. The results obtained agree with theoretical values with high precision. The method has the advantages of non-instructive and on-line measurement, and can be used for the measurement of other inhomogeneous droplets.     

低功率近红外光的偏振方向对光致折射率变化影响的实验研究

研究了利用低功率近红外光辐照In:Fe:LiNbO3晶体时写入光束的偏振方向对光致折射率变化(Δn)的影响.分别采用正常偏振(o光)和非常偏振(e光)的近红外细激光束,在In:Fe:LiNbO3晶体中进行了光折变实验.研究表明,两种偏振方向引起晶体的Δn实测曲线相似,但变化规律恰好相反,o光引起的折射率变化量约是e光的3倍左右.近红外光写入下两种偏振光束引起晶体的Δn分布规律都不同于可见光,尤其是e光辐照区域中心晶体的折射率升高.因此,通过选择不同偏振方向的近红外光可以在光折变晶体中制作不同折射率分布的非线性光学器件.     

彩虹及在非均匀球中的应用

利用广义洛伦兹-米氏理论，研究了多层球折射率按指数规律变化时，其一阶彩虹角分布随折射率变化的情况。研究结果表明，无论折射率为指数增大还是指数衰减，多层球彩虹角位置均与折射率分布密切相关，为探测非均匀球的折射率及梯度分布以及燃烧室的温度分布提供了有效的信息。     

长周期光纤光栅的折射率敏感特性

利用光波导的耦合模理论分析了长周期光纤光栅(LPFG)的折射率传感特性,给出了LPFG 的谐振波长相对于环境折射率变化时的漂移量解析表达式.对 LPFG 的折射率传感特性进行了数值模拟.结果表明:在光栅周期不变的情况下,当包层折射率小于且接近外界环境折射率时,波长的漂移量增大,且对应的模次越高、包层半径越小、包层折射率越小,波长漂移量越大,即 LPFG 对应于外界折射率传感灵敏度得到显著提高;当外界环境折射率大于包层折射率时,光栅的谐振波长将近似不变.     

基于包层模的光纤布拉格光栅折射率传感特性

提出了基于光纤布拉格光栅(FBG)包层模式的折射率传感方案。实验中,利用不同浓度的丙三醇水溶液作为外界折射率传感溶液,采用氢氟酸溶液化学腐蚀的方法来减小光纤包层的直径以增大包层模式对外界折射率的敏感度,研究了腐蚀后光纤布拉格光栅包层模式的耦合波长对外部折射率的变化关系。实验结果表明在1.3300~1.4584的折射率范围内,包层模式耦合波长随外界折射率增大而增大,在接近光纤包层折射率处具有很高的折射率灵敏度,最大达到了172 nm/riu(refractive index unit)。而且,包层模谐振的光谱半峰全宽(约0.07 nm)仅为布拉格纤芯模谐振光谱半峰全宽的1/4,能够获得更好的传感精度。     

Scattering behavior of nonabsorbing metallic nanoparticles

The optical property of nanosized metallic particles is unique and size-dependent, which cause color variation. In this work, the relationship between diameter and refractive index of nonabsorbing metallic nanoparticles and their scattering properties is studied by using Mie theory. Obtained results indicate that the optical scattering of metallic nanoparticle depends on their refractive index and diameter. The effect of refractive index on optical scattering depends on the nanoparticle diameter. So that, for very fine nanoparticle (10 nm diameter) the effect of refractive index on scattering is not significant. But the effect of refractive index of large size nanoparticle (700–900 nm diameter) on their optical scattering is higher than fine and medium size nanoparticles. The wavelength with maximum scattering depends on refractive index and nanoparticles diameter. In addition, the colorimetric study indicates that the color of nanoparticle depends on their size and refractive index. So that, the lightness, hue, and colorfulness of nanoparticles is changed by changing size and refractive index.     

色散、群速与群折射率

本文讨论了群折射率存在的物理意义,指出群折射率不仅包含了折射率概念而且还体现了折射率的色散性质,同样能作为材料本身的光学性质参量.接着指出在折射率的白光干涉法测量中存在着忽视色散作用而导致的将群折射率误认为折射率的情况.将群折射率与折射率区别开来,不仅可以消除折射率测量中所存在的错误,而且可以突出色散现象在光传播时间特性上的意义.为此建立了折射率与群折射率的相互变换关系,通过对于典型物质的折射率与群折射率变换关系的计算,说明二者在数值上的差别甚至对于气体介质来说也是不能忽略的.     

长周期光纤光栅折射率特性仿真的新方法

基于长周期光纤光栅的模式耦合机理,提出一种快速模拟长周期光纤光栅折射率特性的方法。该方法在计算包层模式的有效折射率时分开计算,在环境折射率小于包层折射率时采用二分法和分步搜索法结合计算包层模式的有效折射率,在环境折射率大于包层折射率时采用Nelder-Mead加分步搜索法求解包层模式的有效折射率。在应用谐振波长的决定式求解与环境折射率的匹配的谐振波长时,采用变区间应用二分法求解而不是传统的逐步搜索法求解谐振波长。数值结果与实验结果做了对比,两者基本一致。实践证明,该方法方便快捷,比一般的方法速度提高7倍以上。