长周期光纤光栅和双锥形光纤间的倏逝波耦合作用

对长周期光纤光栅和双锥形光纤之间的倏逝波耦合作用进行了研究。理论分析和实验研究表明,由于锥形光纤和长周期光纤光栅物理边界外倏逝波之间的交叠,长周期光纤光栅产生的包层模,可以耦合到锥形光纤的包层模并从锥形光纤的纤芯输出。要获得高的耦合效率,应满足模式匹配的条件,同时要尽量减小两光纤之间的距离。耦合特性还与长周期光栅和双锥形光纤的相对位置有关,为获得高的耦合效率,耦合区应位于长周期光栅区的后面。这种倏逝波耦合作用,为监测实际应用系统中长周期光纤光栅的特性提供了一种新方法;为利用锥形光纤和长周期光纤光栅开发新型光纤器件,提供了一种可能的方案。     

长周期光纤光栅和双锥形光纤问的倏逝波耦合作用

对长周期光纤光栅和双锥形光纤之间的倏逝波耦合作用进行了研究。理论分析和实验研究表明，由于锥形光纤和长周期光纤光栅物理边界外倏逝波之间的交叠，长周期光纤光栅产生的包层模，可以耦合到锥形光纤的包层模并从锥形光纤的纤芯输出。要获得高的耦合效率，应满足模式匹配的条件，同时要尽量减小两光纤之间的距离。耦合特性还与长周期光栅和双锥形光纤的相对位置有关，为获得高的耦合效率，耦合区应位于长周期光栅区的后面。这种倏逝波耦合作用，为监测实际应用系统中长周期光纤光栅的特性提供了一种新方法；为利用锥形光纤和长周期光纤光栅开发新型光纤器件，提供了一种可能的方案。     

锥形光纤间的耦合特性

将通信光纤的末端拉制成锥形,利用光信号在光纤锥形区特有的传输和耦合特性,实现了光纤的耦合、连接和分束.用耦合模理论分析了锥形光纤间的传输和耦合性质,给出了光信号两锥形光纤间的耦合与两锥形光纤的距离和锥形区重叠长度等实验结果.     

锥形光纤间耦合特性的分析与检测

将通信光纤的末端拉制成锥形，利用光信号在光纤锥形区特有的传输和耦合特性，实现了光纤的耦合、连接和分束。用耦合模理论分析了锥形光纤间的传输和耦合性质，给出了光信号两锥形光纤间的耦合与两锥形光纤的距离和锥形区重叠长度等实验结果。     

锥形光纤激发盘腔光学模式互易性研究

光学谐振腔由于其高Q值特性,作为谐振式陀螺的核心元件,有望实现谐振式陀螺的小型化、集成化,但是非互易性噪声成为制约其精度提高的不利因素. 介绍了采用传统半导体工艺制备的盘型腔与熔融法拉制的锥形光纤组成的耦合系统. 当盘型腔在光纤锥区的不同位置进行耦合谐振时,将输入输出正/反对调,观察到输出透射谱发生偏差,谐振频率、耦合效率以及Q值均发生变化,即存在非互易性现象. 用Rsoft软件对锥形光纤倏逝场分布特性进行仿真,理论分析了非互易性产生的原因. 以此可抑制谐振式光学陀螺应用中由锥形光纤与谐振腔组成的耦合系统产生的非互易性噪声. 关键词： 光学谐振腔 锥形光纤 非互易性 谐振式陀螺     

大容差光纤耦合技术研究

设计了一种新型的耦合系统,该耦合系统由大口径聚焦透镜、1/4节距自聚焦透镜、锥形光纤和球端光纤四部分组成.分析了自聚焦透镜压缩发散角和球端光纤增大数值孔径的机理,给出了计算锥形光纤参量的详细流程.采用大口径透镜和1/4节距自聚焦透镜有效增大径向位置容差和角度容差,然后通过锥形光纤压缩光束半径将激光耦合进球端光纤.仿真实验结果表明,该系统耦合在r<3 mm,－1<θ<1.5范围内的耦合效率稳定保持在50%以上.     

微米光子回路中能量的荧光显示与调节

基于弯曲的罗丹明B(rhodamine B)掺杂聚合物微米线,搭建了Y型分束器、微米线-环形腔耦合结构等典型微米光子回路;采用锥形光纤耦合的方式,将光能量导入回路并在微米线中激发荧光;通过移动锥形光纤增加光的传输距离,分析能量的输出强度与传输长度之间的关系。研究发现,通过激发出的荧光光路强度,可显示回路中的能量沿微米线轴线周期性地衰减振荡,并在微米线弯折处发生相位跃变;回路输出端能量随传输距离的增加呈周期性变化,且在半个周期内,可将Y型分束器分光比从1.3调节到2.4(<2μm),使耦合结构中单个输出端的强度峰谷比达到2.1(<6μm)。利用锥形光纤耦合激发出的荧光,可在远场直接显示回路的能量传输状态,并在传输距离改变时对能量的耦合情况进行实时反映,实现回路输出性能的大范围调节,为复杂微光子器件的搭建及性能调节提供了一种直观、简便的方法。     

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

大功率激光二极管与多模光纤耦合效率分析

提出了一种用于大功率激光二极管与多模光纤耦合的新颖的铲形整形系统，详细分析了铲形光纤端头不同的切割角度、切割深度以及耦合距离对激光二极管与铲形光纤耦合效率的影响。提出了一种计算该系统耦合效率的方法，同时给出了耦合效率的计算实例，得出了可以最大程度地提高铲形耦合头作用的优化参量。     

基于补偿距离估计的光纤振动信号特征提取算法

为进一步提高光纤振动信号模式识别的实时性及准确性,提出一种基于补偿距离估计技术的信号特征提取算法.算法借鉴人类听觉感知机理,对光纤传感振动信号提取Mel频率倒谱系数特征向量,采用补偿距离估计技术制定特征筛选策略实现特征评估与优化.实验结果表明,基于补偿距离估计技术的振动信号特征提取算法可以有效减少光纤传感系统中影响分类...     

有方向性锥形光纤连接器及其耦合特征

光纤续接时,横向偏移对耦合效率的影响非常显著,为了降低光纤续接对横向偏移的敏感性,提出了新型有方向性锥形通信光纤连接器。采用了沿信号传输方向的锥形结构,从而提高其可靠性。根据波动理论,对新连接器的纵向传播常数进行泰勒级数展开,得到了锥形光纤功率分布的近似解。分析了锥体长度、锥度以及和光纤折射率等参数对耦合效率的影响。还试制了6个锥形连接器样品,进行了耦合效率实验测量,实验测量结果和理论分析是一致的,从而验证了理论分析的正确性。     

三维显微测振中离轴光路机械形变对耦合效率的影响

三维显微测振仪可用于测量微结构的三维振动,其两条离轴光路用于接收包含面内振动信息的信号光,系统的机械形变会直接影响光纤的耦合效率,从而影响系统的测振精度。结合衍射传播理论和光纤耦合原理,建立了离轴光路的信号光传输耦合模型,针对信号光平面与光纤平面存在倾角的问题,利用频域坐标旋转变换法将倾斜的物面信号光场投影到平行的参考平面上,再基于菲涅耳衍射传播计算得到光纤平面的光场分布,进而结合光纤的模场分布可计算得到光纤耦合效率。研究了耦合透镜、光纤等元件的机械形变对光纤耦合效率的影响,阐明了光纤耦合效率和各个机械变形量的关系,为三维激光多普勒显微测振系统的设计和装调工作提供了理论指导。     

光纤扰动入侵检测技术

光纤中通过一定幅值恒定的光，当有外界扰动如振动、弯曲、挤压时，光纤中光的强度将随外界扰动而变化。外界扰动对光纤中光通量的影响主要是微扰损耗，即由光纤的几何不均匀性引起损耗，如宏观结构上折射率和直径的不均匀性、微弯损耗等。由光纤传输理论，这种不均匀性引起的耗损或以散射形式出现或以模式耦合的形式出现。     

谐振式光纤陀螺偏振噪声分析

谐振式光纤陀螺（R～FOG）是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。     

卡塞格林望远镜耦合系统锥形导管的仿真与误差分析

为了提高卡塞格林望远镜像斑耦合多模光纤的效率,采用一种在光纤前端放置锥形导管的方法,利用光线在锥形导管中经过多次内全反射耦合进多模光纤中,通过几何光学理论及数值方法分析卡塞格林零视场光束像点的最大耦合角,确定锥形导管初始结构参数。将此参数作为Zemax仿真的初始条件,进行优化仿真计算和误差分析。结果表明:加工误差控制在0.03 mm之内,采用锥形导管后可以使像斑整体耦合效率较直接耦合提高4倍以上。     

基于附加环结构的分布式光纤传感系统研究

研究了一种使用2×2耦合器将附加环耦合到萨格奈克主环上的分布式光纤传感预警系统.采用单模光纤和脉冲光源,在时域上提取光不同次经过附加环的干涉光束多重响应.理论推导和仿真试验证明,比较多重响应的幅度能够探测发生在主环里因外界破坏事件引起的振动所在位置.提出了准确定位的数学模型,其定位方法与外界作用的频率特性无关.     

微环芯腔与锥形纳米光纤耦合过程的实验研究

在实验上研究了共振于铯原子跃迁线附近的微环芯腔与锥形纳米光纤的耦合特性。通过精密控制微环芯腔与锥形纳米光纤的相对位置,实现了两者的欠耦合、临界耦合和过耦合的精确控制。当微环芯腔与锥形纳米光纤间距为0.6μm时,系统达到临界耦合,透射率为0.3%±0.3%,耦合效率为99.7%±0.3%。由微环芯腔透射光谱得到微环芯腔的自由光谱区为1067±5GHz,等效腔长为223±1μm,线宽为2.9±0.1GHz,本征品质因数为(6.2±0.6)×10~4。随着微环芯腔与锥形纳米光纤间距的减小,微环芯腔的线宽逐渐增大,共振频率发生红移,频率移动为19.2±0.1GHz。该研究找到了有效控制微环芯腔与锥形纳米光纤耦合状态的方法,为下一步实现微环芯腔与原子间强耦合奠定了实验基础。同时该研究加深了人们对微环芯腔不同耦合状态的认识,为研究欠耦合和过耦合状态提供了实验基础。     

翻修贴片设备在ICCD光锥耦合中的应用

为了提高光锥耦合ICCD成像系统的成品率和成像质量,提出了一种将通用BGA翻修系统中的高精度贴片设备ERSA PL550A用于光锥和CCD耦合工艺的方法。利用光锥或光纤面板与CCD的耦合实例描述了这种技术方案的系统构成、操作流程和耦合精度,证明了它在简化耦合工艺、降低操作难度、控制耦合操作的重复性和提高生产效率方面具有良好的性能。对CCD玻璃窗的开启方法和光锥形状尺寸的二次修改也进行了简要说明。     

应用于红外跟踪系统的光纤耦合技术

本文介绍了一种解决红外跟踪系统中探测器和致冷器组件位于万向支架机构上各种弊病的方法。利用纤维光束的柔软性，应用光纤耦合技术，可以让探测器和致冷器组件放在离万向支架一定距离上。文中着重论述了光纤与探测器间的光耦合问题，并就一组合透镜耦合方案作了具体设计计算。最后谈了谈光纤耦合技术研究的总体思路和对以后工作的设想。     

锥变截面管形超声振动系统的设计

设计了一种锥变截面管形超声振动系统,振动系统由夹心式压电换能器和锥形变截面金属圆管组成。推导了锥变截面管形超声振动系统的等效电路和谐振/反谐振频率方程。利用等效电路法、有限元法对锥变截面管形超声振动系统进行了分析设计并制作了相应的实验样品。研究结果表明,锥形变截面管的等效电路为一种新型的非互易二端口等效网络;锥变截面管形超声振动系统具有较好的频率隔离性、较大的位移振幅和均匀的振动位移输出。该超声振动系统可望在超声连续缝焊、环形部件的超声切割和超声钻孔等领域获得应用。