梯度型聚合物通信光纤制备的理论分析

对直接挤出法制备梯度型聚合物光纤的工艺流程进行了分析,根据双组分混合物折射率计算理论和梯度型聚合物光纤径向折射率分布函数,计算了梯度型聚合物光纤单位长度中所含掺杂剂的质量;将非稳态扩散理论和有限差分法结合起来,对梯度型聚合物光纤折射率分布的形成进行了理论研究,建立了数学物理模型,得到描述梯度型聚合物光纤径向折射率形成的普遍性近似方法.     

梯度型聚合物光纤中折射率分布模型的修正

利用实验数据对梯度型聚合物光纤(棒)中的折射率分布模型进行理论与实验验证,发现该模型对分子体积比大于1的掺杂体系模拟误差较大.通过计算,修正模型中分子体积比的指数参数为1. 1后,模拟误差显著减小,从不大于65% 变为小于20%.这说明分子体积比对界面凝胶聚合形成的梯度型折射率分布影响较大.     

梯度型聚合物光纤中折射率分布模型

首次利用洛仑兹函数对梯度型聚合物光纤(棒)中折射率分布曲线进行了模拟,推导出折射率分布的洛仑兹函数模型,并利用资料实验数据进行了验证该模型只包括掺杂单体的初始浓度、分子体积和聚合温度三个基本参量,方程简单,便于计算,具有一定的实用价值与理论意义.     

用耦合波理论求解渐变折射率光纤的传播常数和模式场

本文应用耦合波理论来计算任意渐变折射李光纤的传播常数和模场分布.将无限伸展的抛物型折射率分布光纤作为一个理想波导,任意径向不均匀折射率分布光纤便可以视作该理想波导的微扰,其模场可以展开成一组完备的理想波导模的叠加.然后,模场和传播常数可以通过耦合波方程求得.进一步将一阶微分方程组形式的耦合波方程变换成线性方程组,使计算过程大大简化.文中给出了数值计算结果,并将其与准确值进行了比较.     

高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法

根据弱波导近似,本文建立了处理高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法,并具体计算和讨论了高斯光束腰斑在沿径向呈抛物型分布的介质中随传输距离的变化情况,其数值结果与解析近似符合。     

掺镱锂硅酸盐玻璃的光谱及离子交换特性分析

采用高温二次化料的方法制备一种多梯度折射率芯光纤所用掺镱锂硅酸盐玻璃,测量了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,利用McCumber理论计算了该玻璃系统中镱离子的2F5/2→2I7/2能级跃迁受激发射截面。研究表明锂硅酸盐玻璃中Yb3+在1006nm处的σemi为0.38×10-20 cm2,荧光有效线宽为82.4nm,荧光寿命为1.31ms。在530℃高温硝酸钠熔盐中,对玻璃Li+-Na+离子交换到达中心轴前后制作的梯度折射率透镜的成像和折射率分布特性进行了研究。光谱分析和离子交换实验结果表明,该玻璃是制作梯度折射率光纤的理想材料,可用于多梯度折射率芯光纤的制作,是大模场光纤的候选材料。     

垂直入射时无限长分层柱电磁散射的改进算法及应用

结合非均匀球粒子对平面波散射的散射场计算的改进算法,提出了平面波垂直入射无限长分层圆柱散射场快速稳定而有效的改进电磁散射算法。与已有算法相比,改进算法所能计算的无限长非均匀介质圆柱的尺寸参量突破10000,计算层数达到106,并且计算时间很短,最多仅为几秒。该算法可以用于不同的波段以及不同领域的任意无耗或吸收无限长圆柱体散射场的计算。最后将该算法应用于梯度折射率聚合物光纤(GI-POF)散射特性的研究,为非接触、在线测量聚合物光纤折射率分布提供了理论依据。     

梯度透镜折射率分布高次项系数的数值计算

本文从光线方程出发,给出了一系列利用径向梯度透镜球象差进行数值计算求解折射率分布高次项系数的公式及测量计算结果。     

用相位掩模法制作光纤光栅的技术

准分子激光照射相位掩模后,在近场形成周期的条纹分布,利用近场光强对光敏光纤进行曝光,可以在纤芯中写人光栅。对光纤光栅折射率分布进行合理假设,运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射率,对其反射率与相关参数的关系进行了讨论,并且分析了用相位掩模技术制造光纤光栅的影响因素,得出要获得窄带宽高反射率光栅需有适当的折射率调制和大的光纤光栅长度的结论。另外还导出了掩模板后表面的近场光强分布和光纤光栅的周期公式。     

结合计算层析与光学相干层析测量折射率分布

通过将计算层析技术与光学相干层析技术相结合,测量散射介质非均匀折射率分布。该方法测量散射样品折射率分布时,通过光学相干层析技术测量散射样品折射率分布在多个方向上的投影,采用计算层析技术实现对样品折射率分布的层析重建,克服了传统折射率光学测量方法如单纯的基于光学相干层析原理的焦点追迹法和光程匹配法,不能测量散射介质非均匀折射率分布的缺点。采用该方法在实验中对梯度折射率棒的径向相对折射率分布进行层析重建,取得了较好的实验结果。     

Determination of the refractive index profile of polymer optical fiber preform by the transverse ray tracing method

In graded-index polymer optical fiber (GI-POF), the refractive index profile is an important parameter in defining its bandwidth. However, direct determination of the refractive index profile of GI-POF is difficult due to its extreme thinness. In this study, the refractive index distribution of the GI-POF is indirectly determined by measuring the refractive index distribution of the GI-POF perform by applying the transverse ray tracing method to a simplified measurement system that we developed.In this system, a parallel tabular ray is irradiated transversely to a GI-POF preform. The transverse ray from the preform is then projected on a screen, and its digital image is processed to calculate the refractive index distribution. The calculation is based on a transverse ray simulation, a computer program that we developed in which the refractive index distribution of the preform is determined by comparing the displacement of the transverse ray projected on the screen with the actual measurement.The accuracy of this new measurement method is validated by comparing the refractive index distribution of a GI-POF preform with the refractive index distribution measured by the conventional method using an interferometer. We find that the refractive index distribution measured by this novel method agrees well with that measured by the conventional method.     

Determination of the Refractive Index of Water‐dispersible Granules for Use in Laser Diffraction Experiments

Modern laser light scattering equipment can cover a very broad particle size range by using complex algorithms, such as the Mie theory. A disadvantage of this theory, however, is that it requires the knowledge of the refractive index of the particles, which is not straightforward for powdered organic substances. In this study, thiram, a common dithiocarbamate fungicide, was used as a model compound. In a first part, a method was elaborated to determine the refractive index, based on refractive index measurements of solutions of the compound of interest in a range of solvents. Two different extrapolation techniques were compared. Both techniques were validated by applying them to the determination of the refractive indices of poly(vinyl acetate) and poly(methyl methacrylate). Secondly, the influence of the refractive index value on the generated particle size distribution in the laser diffraction software was investigated. It was observed that widely different particle size distributions can be generated by the laser diffraction software for a single experimental data‐set. Therefore, accurate refractive index information is required to obtain reliable particle size distribution results.     

Fabrication of gradient refractive index ball lenses

The theoretical model of the Maxwell fish eye sphere lens has long been regarded as an absolute optical instrument without practical application since it was proposed. But the study on the theory of Maxwell fish eye micro-spherical lens shows that at certain condition it has fine image formation ability and coupling efficiency. Based on the Fick's diffusion equations, the distribution function of refractive index of gradient refractive index (GRIN) ball lenses is derived. Lithium-containing silicate glass is fabricated and GRIN ball lenses whose diameters are from 0.3 to 3.0 mm are made by ion exchange and the sagging method in sodium nitrate. Radial refractive index profiles of these GRIN ball lens are measured by interferometer. Results show that the distribution of the index of refraction is a parabolic curve and in concordance with the computational consequence and its Δn is 0.0002.     

梯度折射率球透镜的制备及其光线轨迹测试

自麦克斯韦鱼眼透镜理论模型提出后,长期以来学术界一直以为它只是一种绝对光学仪器,在实践中并没有应用的可能。但通过对麦克斯韦鱼眼微球透镜的理论研究表明,在一定条件下,它具有良好的成像性能和耦合效率。根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数。并且熔制了含Li+硅酸盐玻璃和采用槽沉法以及Na+/Li+离子交换法制备直径为0.3—3.0mm的梯度折射率球透镜。通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,并研究了光线通过梯度折射率球透镜的轨迹。研究结果表明:在590℃,离子扩散系数为3.07×10-6mm2/s;所制备的梯度折射率球透镜的折射率分布是抛物线分布,并且和理论分析相吻合;梯度折射率球透镜的光线轨迹满足椭圆方程。     

共蒸法制备非均匀膜的速率控制分析

渐变折射率薄膜,又称为非均匀膜。利用德鲁德理论分析了混合介质膜的介电常量与各个膜料的介电常量之间的关系,介绍了共蒸法制备非均匀膜的制备机理。对混合膜的沉积速率为两种膜料的沉积速率之和的情况,分别从两种膜料的单分子体积是否相等和总的沉积速率是否为常数两个方面,探讨了双源共蒸法制备的非均匀膜的折射率分布规律与膜料的沉积速率之间的关系,并给出了几种常见的折射率分布如线性变化、正弦变化、指数变化和双曲变化规律的膜料沉积速率表达式。最后以混合介质膜的总沉积速率为常数、折射率按照线性变化为例进行了说明。     

大气气溶胶消光特性和折射率的测量

 介绍了一种综合利用能见度仪、微脉冲激光雷达和光学粒子计数器测量大气气溶胶折射率的新方法。首先使用能见度仪和激光雷达测量出大气气溶胶的消光系数和消光后向散射比，然后使用粒子计数器测量出粒子谱分布，结合气溶胶粒子折射率，根据球形粒子的米（Mie）散射理论，可以得到气溶胶消光系数和消光后向散射比。通过分析消光系数、消光后向散射比、粒子谱分布和折射率之间的关系，结合已知的消光系数和消光后向散射比，反演出大气气溶胶粒子的折射率。     

体全息光栅线性记录折射率分布的修正

在讨论非线性记录体全息光栅的光谱特性时,发现一些文献在线性记录时折射率分布的表达式有些不妥.重新讨论了线性记录情况下折射率分布的表达式,引入了光束比和总光强折射率调制系数,用耦合波理论计算讨论了不同光束比和总光强折射率调制系数对光栅衍射光谱特性的影响.计算结果表明,光栅衍射光谱主峰峰值随总光强调制系数的减小而略有降低,主峰峰值随光束比减小下降得不大,带宽随总光强调制系数和光束比的减小而明显变窄,次峰峰值随总光强调制系数和光束比的减小而明显减小.     

全场彩虹技术测量喷雾浓度及粒径分布

喷雾颗粒的浓度、粒径等多参数的同时测量是研究喷雾的关键. 对应用全场彩虹技术测量双组分液滴的浓度及粒径分布进行了研究. 基于改进的Nussenzweig理论,对液滴折射率和粒径分布采用无分布函数算法进行最优化求解, 然后通过折射率与浓度的关系反推液滴浓度.用模拟全场彩虹信号对该算法进行了验证, 该算法可准确反演具有单峰分布、双峰分布粒径特征的液滴群的折射率与粒径分布. 并对体积分数从0%到100%的乙醇溶液喷雾进行了实验测量, 结果表明,所测得折射率与理论值符合,粒径分布稳定.该技术在喷雾浓度测量方面具有广阔的应用前景. 关键词： 全场彩虹技术 折射率 粒径 组分     

利用布儒斯特角测定透明薄膜的折射率

本文以光波在分层媒质中的传播理论及布儒斯特角原理为基础讨论了均匀媒质薄膜的折射率测量，为均匀媒质薄膜折射率的测量提供了一种简单的方法。