高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度研究

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式,讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系,讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。结果表明：在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系,线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数,与接入的高双折射光纤长度、作为敏感元件的传感长度无关。     

高数值孔径双芯光纤的双折射研究

具体分析了具有高数值孔径的双芯光纤的双折射特性。首先利用超格子正交函数法和耦合模理论分析了双芯光纤的几何双折射,并将两种方法计算的几何双折射进行了比较分析。数值计算结果表明双芯光纤在两纤芯非常接近的情况下,几何双折射仍较小,只能到10-5量级。利用超格子正交函数法计算了双椭圆芯光纤的双折射,改变结构参量可使几何双折射达到10-4量级。高的数值孔径需要高的掺锗量,理论上分析了高数值孔径时双芯光纤功率集中区域的应力双折射,应力双折射接近10-4量级。设计制作出了具有良好保偏性能的双芯掺铒光纤,测试、分析了它的几何参量和折射率分布;双芯光纤双折射系数达到了8.4×10-5。双芯掺铒光纤可以作为保偏掺铒光纤,应用到制作具有稳定的单一偏振态输出的光纤激光器。     

圆芯边孔光纤的应力区和双折射

报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。     

矩形孔光子晶体光纤

采用全矢量有限元方法和完美匹配层条件,研究了一种在光纤包层中引入矩形孔的光子晶体光纤,提出一种实现高双折射光子晶体光纤的方法.模拟结果表明矩形孔光子晶体光纤具有椭圆孔光子晶体光纤类似的高双折射特性,其双折射高达0.01的量级,两种光子晶体光纤的模场、双折射、约束损耗等特性基本类似.     

矩形孔光子晶体光纤

采用全矢量有限元方法和完美匹配层条件,研究了一种在光纤包层中引入矩形孔的光子晶体光纤,提出一种实现高双折射光子晶体光纤的方法.模拟结果表明矩形孔光子晶体光纤具有椭圆孔光子晶体光纤类似的高双折射特性,其双折射高达0.01的量级,两种光子晶体光纤的模场、双折射、约束损耗等特性基本类似.     

基于传统分立光学元件的旋光纤测量

采用庞加莱几何表象,从理论上分析了光纤中的线双折射和圆双折射分别对入射光偏振态的调制规律,同时研究了这两种双折射同时存在的低双折射旋光纤的双折射特性.根据理论分析的调制规律,提出了一种基于传统分立光学元件测量旋光纤双折射参量的截断法,可以仅通过消光比的测量和计算获得旋光纤的线双折射和圆双折射参量,进而可以通过线双折射参量近似计算差分群时延,且采用该方法的理论计算值与传统方法的测量值吻合.     

一种新结构高双折射光子晶体光纤

提出了一种新结构的高双折射光子晶体光纤,通过引入掺氟实心圆的方式形成双折射,而不采用大多数高双折射光子晶体光纤中引入不同孔径空气孔或椭圆空气孔的结构。应用全矢量平面波法对其基模场分布、模式截止以及各种结构参量对模式双折射特性的影响进行了详细的分析和讨论。结果表明,该结构光子晶体光纤可以在较宽波长范围内产生10-3量级的模式双折射,且通过调节孔径,可以灵活地将双折射最高点调整到所需的波长上。另外,该结构高双折射光子晶体光纤在拉制工艺、光纤强度以及光纤熔接等方面也具有一定的优势。     

侧向压力对微结构光纤双折射的影响

采用全矢量有限元方法,理论上分析侧向压力对高双折射微结构光纤双折射特性的影响,与其他报道中采用流体静压力来研究微结构光纤的双折射变化有所不同。研究结果表明,在波长600~1700 nm范围内,沿微结构光纤慢轴和快轴的侧向压力所引起的光纤相双折射和模双折射的变化并不一致。此外,沿微结构光纤的慢轴和快轴的侧向压力对微结构光纤的相双折射压力灵敏度和模双折射压力灵敏度的影响也不同。该研究结果对于微结构光纤的设计、微结构光纤传感器尤其是多维光纤传感器具有很大的指导意义。     

圆双折射光纤的几何判别原理

基于耦合模理论,提出一种判别圆双折射光纤的简易方法.首先指出在单模工作条件下的线双折射光纤中,一对互相正交的线偏振模间耦合系数为虚数,而在圆双折射光纤中,耦合系数为实数.从上述事实出发并根据单模光纤横截面上折射率分布的对称性,确定了光纤轴向倒置后几何形状不变足圆双折射光纤的三个必要条件之一.利用这种判别方法,可以确定对互易光纤而言,只有扭转圆光纤和熔融状态下制作的螺旋光纤才是真的圆双折射光纤.     

圆芯型边孔光纤双折射的有限元分析

对网芯型边孔光纤固有双折射的研究结果进行了报道。在对边孔光纤固有烈折射的产生机理和计算原理进行研究的基础之上,采用有限元法分析了网芯型边孔光纤的内部应力分布和双折射的大小。研究结果表明圆芯型边孔光纤的几何双折射较小,以应力双折射为主;边孔的存在导致光纤纤芯和包层区域的应力分布发生了较大的变化。文章提出了两边孔的连线方向为边孔光纤的快轴方向．并就不同的边孔结构对光纤双折射的影响进行了研究,发现网芯网孔型边孔光纤的同钉双折射随边孔张角的增加而成指数关系增长．可通过增大边孔半径和减小两孔间距提高边孔光纤的双折射。     

光纤布拉格光栅中的隙孤子存在条件

提出光纤布拉格光栅中产生隙孤子的条件和参量制约关系。利用非线性耦合模式方程建立光纤布拉格光栅中孤子的传播方程,通过扰动方法建立了参量的微分方程,计算得到参量近似解。以周期非线性光学介质中隙孤子存在的条件为依据,数学计算分析得到两组参量关系不等式。最终通过数值计算说明了这些参量之间存在制约关系和物理意义。从而理论上说明了在光纤布拉格光栅中隙孤子存在需要选择适当参量。为光纤布拉格光栅中产生隙孤子的实验和进一步的工程应用提供了理论基础。     

一种非对称结构光纤梳状滤波器的分析

提出了一种由光纤光栅与光纤方向耦合器组成的光学梳状滤波器的理论模型,详细地分析了该滤波器的输出特性,由传输矩阵法推导出了当光纤光栅为均匀Bragg光栅时,该模型输出光谱与有关参量之间关系的数学表达式,对决定滤波器输出光谱特性及其规律的相关参量进行了详细讨论,其结果可以为今后该器件的制作及关键技术的解决提供参考.     

多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的各向异性研究

由麦克斯韦方程出发,导出了多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的理论计算公式,通过数值分析,阐述了多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的各向异性.通过纤维取向样品的制备和测试,实验验证了电磁参数的各向异性.理论和实验研究均表明,多晶铁纤维吸收剂的微波电磁参数具有明显的形状各向异性,其轴向磁导率大于径向磁导率,轴向介电常数大于径向介电常数. 关键词：     

八边形结构的双折射光子晶体光纤

提出一种新型的双折射光子晶体光纤,在正八边形的基础上改变纤芯附近的几个空气孔的直径产生双折射.利用多极法对该光纤基模的模场分布、色散、限制损耗及双折射特性进行数值分析,并且分析了一些参数对双折射的影响.计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数、限制损耗及双折射率.研究表明,具有相同参数的八边形结构光子晶体光纤比六边形结构光子晶体光纤的双折射率明显提高,限制损耗大幅度减小,零色散波长也向短波方向移动. 关键词： 光子晶体光纤 双折射 色散 限制损耗     

光纤连接器端面几何参量自动测量仪

报道了一种高精度测量光纤连接器端面几何参量的自动测量仪。叙述了光纤连接器的端面几何参量的测量原理。由光纤连接器端面形貌和纤芯中心坐标,可以高精度得到曲率半径、顶点偏移量、端面倾斜角和光纤高度等影响连接器性能的关键端面几何参量。该仪器体积小,自动化程度高,用户界面友好,使用方便,可测量物理接触、角度式物理接触等类型的光纤连接器端面几何参量。实际测量证明,该测量仪有很好的重复测量精度。该测量仪与美国Dorc公司ZX-1 mini PMS测量仪和Norland公司NC3000测量仪相比,测量精度水平相当。该仪器样机已通过华东国家计量测试中心的测试。     

微磨削斜面光纤透镜平面度试验研究

为了研究微磨削参数对斜面光纤透镜平面度的影响,减小微磨削方法加工斜面光纤透镜的平面度误差,采用正交试验法对直径Ф125 μm单模光纤的30°斜面光纤透镜的微磨削进行了试验。结合微磨削的磨削力模型和材料力学弹性梁变形理论, 分析微磨削过程中随着磨削用量的变化所导致的光纤透镜被磨削斜面的平面度的变化规律。理论分析和实验结果表明:光纤悬伸长度对斜面光纤透镜平面度的影响最大,增大光纤悬伸长度将导致较大的斜面光纤透镜平面度的轮廓误差,恰当的磨削用量组合能够获得较小的平面轮廓误差。通过试验磨削出了平面度误差为3 μm的30°斜面光纤透镜。     

Technical Note: Powder Production by Gas Atomization of Bioglass Melt

Bioglass melts are granulated by hot gas atomization techniques, where spherical powder and fiber type products are respectively available depending on different process parameters. Higher atomization gas temperatures induce higher powder fractions, while at ambient gas temperature fiber materials can be produced. The diameter of the as‐atomized fiber material decreases with increasing melt temperature. Particle size analysis, Scanning Electron Microscopy, and optical observation of the atomized materials are performed. The melt disintegration mechanism and the particle shape and size dependency on process parameters are discussed.     

基于高非线性微结构光纤的全光再生研究

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充比的高非线性微结构光纤作为非线性介质,进行了基于自相位调制效应的全光再生研究。结果表明,由于微结构光纤的高非线性,采用较短的光纤长度就可以实现较好的再生效果。同时,输入微结构光纤的峰值功率、滤波器的参量选择对光再生的效果有重要的影响,它们必需满足一定要求,才能实现光再生。此外,对再生器的传输特性进行了研究。通过调整输入峰值功率和滤波器的参量,可以对不同宽度的光脉冲信号进行全光再生。     

Theoretical analysis and heat dissipation of mid-infrared chalcogenide fiber Raman laser

Based on the structure of mid-infrared chalcogenide fiber Raman laser, the nonlinear coupled equations and heat dissipation equations are constructed. The effects of laser parameters including pump power, fiber length, reflectance of output coupler and fiber loss coefficient on laser performance are numerically analyzed. The results show that the Raman laser pumped at 2 μm can operate at high slope efficiency using the optimized structure parameters. In addition, the output laser power decreases dramatically with the increasing of fiber loss coefficient. Moreover, the temperature distributions along the fiber radial and axial directions and the maximum temperature versus launched pump power are calculated according to the heat dissipation equations. The results show that the maximum temperature in the fiber increases dramatically with the increasing launched pump power, which is above 300 °C for launched pump power of 21 W. The above obtained results can be used for theoretical guiding and optimizing design of practical chalcogenide fiber Raman laser.     

基于飞秒激光的光纤切割加工工艺研究

为了得到理想的光纤切割断面,利用飞秒激光对石英光纤材料进行切割微加工实验。研究激光功率、脉冲频率、扫描速度等加工参数与光纤切割断面质量间的关系,以寻求最理想的加工参数。最后在可调倾角光纤夹具的辅助下,很好地弥补加工过程中产生的端面倾斜角,得到垂直度高达89.56°的光纤切割断面。