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。     

光纤传光束敛集率及其填充率的计算

采用二种方式推算了光纤采用六边形排列配用圆形端套光纤传光束的理论敛集率,其值为90.69%,这一值同光纤采用六边形排列配用长方形端套的传光束理论敛集率一致.而单根粗直径聚合物光纤和液芯光纤配用圆形端套制作的光纤传光束,其敛集率为100%,在可见光或紫外光范围内,选用单根粗直径聚合物光纤或液芯光纤传光束具有更多的优势.分析了皮层的厚度对光纤传光束或传像束填充率的影响,当光纤半径低于250 μm时,皮层厚度对细直径光纤传光束或传像束填充率影响明显,而当光纤半径大于等于500 μm,皮层厚度的影响相对较小.     

高灵敏度的快中子照相系统

快中子照相系统由闪烁光纤阵列和科学级可见光CCD等元件组成. 14 MeVD-T聚变中子在穿透样品后进入50 mm×50 mm闪烁光纤阵列，中子辐射转换为中心波长496 nm的绿光. 光纤阵列长100 mm，光纤截面500 μm×500 μm，100×100根闪烁体光纤组成阵列. 阵列对14 MeV中子探测效率经估算可达21.4%. CCD与光纤阵列之间采用反射镜和透镜耦合方式，使CCD避开中子源直接辐照. 综合考虑光纤尺寸、CCD记录噪声及中子源与受照样品几何关系等因素，理论上系统可获得整体分辨率1.5 mm的中子图像. 在K400直流加速器中子源上进行了初步实验，获得了中子图像.     

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.     

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.     

塑料光纤的研究与应用进展

塑料制成的光纤具有轻质、柔软、低成本等特点,可用于通信、图像传输、照明与装饰等领域,实现与其它光纤优势互补的各种功能.在通信领域,渐变折射率塑料光纤实现了10Gbps@100m的消费级传输速率和40Gbps的测试级传输速率;在图像传输领域,已有0.45mm直径@7400像素和1.5mm直径@13 000像素的传像束,以及分辨率高达256lp/mm的光纤面板产品;在塑料光纤激光器领域,有关增益介质、光纤长度、光纤结构等与激光器/放大器的特征性能间关系的理论与实验研究逐步深入;在装饰和照明领域,已有用塑料光纤开发的太阳光光纤照明、造型光纤照明、光纤毯治疗仪等装置.本文就塑料光纤在上述领域的最新研究和应用情况进行综述.     

柔性硫系玻璃光纤传像束的制备及性能研究

通过引入特征温度与硫系玻璃相匹配的高性能热塑性聚合物聚酰亚胺(PEI)作为光纤包层,结合复丝工艺制备了像素数为900的As2S3/PEI光纤传像束,表征了光纤的损耗、光纤束的断丝率、分辨率和串扰率。As2S3/PEI光纤在2~6μm波段传输性能优异,背景损耗约为0.5 d B/m,在S-H杂质对应的4.0μm波长的峰值损耗为3.5 d B/m。单丝直径为80μm、像素数为900的光纤束的断丝率为1%,分辨率为7 line/mm,串扰率为1%,通过此传像束得到了清晰的电烙铁红外图像。而且,将PEI溶于二甲基乙酰胺(DMAC)后使光纤束表现出很好的柔性。采用这种类似"酸溶玻璃"的可溶于特定溶剂的热塑性聚合物,作为过渡介质,结合复丝工艺有望制备出柔性高分辨率硫系玻璃光纤传像束。     

聚合物光子晶体光纤作为新型传像光纤应用的初步探索

制备了两种具有传像功能的聚合物光子晶体光纤.该光纤分别由525个空气孔按四方排列和由547个空气孔按六方排列的二维光子晶体聚合物光纤组成.实验结果表明：在短距离内,这两种光纤可以以抗传导的机理传送图像,且制备工艺简单,单根光纤就带有数百个像素,可用于制造集成光学器件.     

异型传像光纤束在光电探测系统中的应用

传像光纤束在通讯、医疗、军事、光电探测等领域具有广泛的应用,光电系统与传像光纤束相结合可以简化系统设计,增加系统的灵活性。异型传像光纤柬可以实现信号排列的传输变换,其中最常见的变换是图像重组,重组后的图像通过光电探测器将信号读出,送入后端信号处理系统获得目标信号。从空间应用红外光谱仪、高帧频火焰温度探测和光电成像探测三个系统中异型传像光纤束实际应用出发,对异型传像光纤束进行了简要的介绍。     

异型传像光纤束在光电探测系统中的应用

传像光纤束在通讯、医疗、军事、光电探测等领域具有广泛的应用,光电系统与传像光纤束相结合可以简化系统设计,增加系统的灵活性。异型传像光纤束可以实现信号排列的传输变换,其中最常见的变换是图像重组,重组后的图像通过光电探测器将信号读出,送入后端信号处理系统获得目标信号。从空间应用红外光谱仪、高帧频火焰温度探测和光电成像探测三个系统中异型传像光纤束实际应用出发,对异型传像光纤束进行了简要的介绍。     

相干光纤传象束串象性质分析

本文报道了关于相干柔软光纤传象束(FIB)串象特性的研究.提出一种采用定标的光学视频系统定量测量相干柔软光纤传象束串象率的新方法.在光纤传象束的输入端,借助高精度的光学耦合系统,使光线仅对单根光纤输入耦合,而在传象束的输出端,由CCD阵列相机对被激光纤作大面积范围的检测.并且,测量了光纤传象束的静态调制传函数(MTF),用于描述串象率对传象束传象特性的影响,比较了多种传象束样品的测量结果.     

光纤几何参数的自动检测仪

叙述了光纤几何参数的自动测试方法,光纤断面通过显微光学系统成像,由CCD摄像头接收,并通过图像采集系统传输到计算机中,供进一步处理,介绍了测量原理及数学模型,采用了图像增强,图像分割等处理技术,消除图像噪声,从光纤断面图像中提取有效信息,采用不同的算法,精确计算了光纤几何参数,编制了实用化软件,提供了实测结果及二三维图示,根据上述原理与技术研制的仪器,操作简便,测量精度高。     

基于模场自积增强检测的光纤声光旋转传感器

介绍了一种应变不敏感的基于模场自积增强检测的光纤声光旋转传感器.通过调节加载到光纤声致光栅上的微波频率能使双模光纤输出高纯度LP_(11)模式.采用自积增强算法显著提高传感分辨比例,改善探测速度,实现对环境旋转角度变化的动态监测.传感器在0°—180°的测量范围内,角度最大测量误差范围小于11%;在轴向应变为100—1500με之间对应变不敏感.     

Creep deformation measurement using quartz optical fiber

This paper describes an optical system for high temperature creep strain measurement using quartz optical fiber, super long working distance microscope and digital image processing techniques. In this system one end of the quartz optical fibers is arrayed in a small area on the specimen surface and the other end is illuminated by a laser beam. The fiber ends on the specimen surface form the spot array. The small optical spots on the specimen are tracked by a CCD camera and the images are processed by digital image processing software. The diameter of each quartz fiber is 100 μm and the fibers can be arrayed in a small area. The local strains are determined by measuring the variety of relative distance between two spots. Experimental results of local creep strain on the welding joints of 15CrMo and HK40 at 850°C are obtained.     

大视场面阵CCD显微测量仪

充分利用 CCD技术和计算机的图像处理能力 ,在满足大多工业精度要求的前提下 ,研制成了一种低成本、大视场的 CCD显微测量仪 ,用于光学元件的检测。当线视场为 10 mm时 ,该系统的横向分辨率可达 12 .9μm,精度可达1μm,纵向分辨率可达λ/8,足以满足一般工业检测的需要     

高峰值功率脉冲激光与石英光纤耦合的空气击穿问题

 研究了15 MW峰值功率脉冲激光与600 μm芯径石英光纤耦合中存在的空气击穿现象。对聚焦区域的空气击穿现象进行了理论和实验研究,测得空气击穿阈值为0.79×10⁹ W/cm²。测得固体介质的激光损伤阈值为2.12×10⁹ W/cm²,与理论计算结果相符。提出了七合一光纤耦合器用于解决空气击穿的办法,实验测得7根光纤并束的耦合效率为67.21%。结果表明光纤耦合器可有效解决15 MW峰值功率脉冲激光与600 μm芯径石英光纤的耦合。     

CCD摄像法采集激光光斑图像方法研究

为了测量大尺寸激光光斑图像,对CCD摄像法采集漫反射的激光光斑图像方法进行了研究。采用CCD摄像机捕获经漫反板反射的激光光斑图像,光斑图像进行去背景处理后,根据系统噪声特性对光斑图像进行提取,再利用透视投影原理对畸变的光斑图像进行了校正,最后根据人眼对彩色图像敏感的特性,利用灰度级一彩色变换法对光斑图像进行了伪彩色处理。结果表明,CCD漫反射法能够准确地测量大尺寸激光光斑图像。     

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。