多模光纤束产生的散斑场全息照相

本文在分析相干光激励下多模光纤束的辐射特性的基础上,提出了以多模光纤束产生的激光散斑场作为物体照明光波和参考光波的散斑场全息照相理论和实验技术,给出了与理论相一致的实验结果,同时也讨论了散斑全息照相在全息干涉计量中的应用.     

利用振动光纤减弱激光散斑的研究

在激光投影显示技术中,引入振动光纤的方法能够以较小的能量损失减弱激光散斑.本文利用广义范西特-泽尼克定理对激光投影显示中采用振动光纤抑制散斑做了理论分析.结果表明,散斑衬比度的大小取决于光纤的模式数和投影系统的光瞳大小,对于相同大小的像面,收集更多的光纤模式数和增大孔径均可减弱散斑衬比度.用两种不同的多模光纤所做的对比实验定性证实了这一结论.研究结果对光纤的选择和投影系统的设计有一定的指导意义.     

利用振动光纤减弱激光散斑的研究

在激光投影显示技术中,引入振动光纤的方法能够以较小的能量损失减弱激光散斑.本文利用广义范西特-泽尼克定理对激光投影显示中采用振动光纤抑制散斑做了理论分析.结果表明,散斑衬比度的大小取决于光纤的模式数和投影系统的光瞳大小,对于相同大小的像面,收集更多的光纤模式数和增大孔径均可减弱散斑衬比度.用两种不同的多模光纤所做的对比...     

多模光纤散斑场的纵向偏振调控

相干光经过多模光纤传输,在出射端形成一个随机的散斑场。对于非保偏多模光纤,还将出现退偏现象,使得入射的线偏振光不再保持线偏振分布。因此,非保偏多模光纤散斑场的随机性不仅表现在光强方面,也表现在偏振方面。基于反馈波前整形技术,实现了对多模光纤出射端无序散斑场的光强和偏振的调控,获得了光强集中的聚焦线,并且可以有效控制聚焦线的偏振分布。     

利用TeO2减少多模光纤出射场散斑干扰的研究

 为了减少多模光纤出射光场的散斑干扰,提出了把声光布拉格衍射效应所形成的不同衍射级耦合到多模光纤中,由于衍射级具有不同的偏振态,消弱了光场相干条件,进而在出射光场中消弱了散斑场的对比度,并通过对改变声场频率后得到的散斑场对比度的分析,证实了利用各向异性晶体TeO2能够控制散斑场对比度,改善出射场的高斯分布,得出了可以利用布拉格衍射效应减少散斑场干扰的可能性。     

多模光纤中基于模斑整形和反馈均衡的传输性能研究

总结了多模光纤用于数据通信的优劣点,并分析多模光纤在未来高速大容量长距离无源光接入网(PON)中应用的可行性。从弱导光纤波导理论出发,忽略模内色散以及非线性效应的影响,建立多模光纤的简化模型,并在该简化多模光纤模型的基础上,采用仿真实验的方式,对一些改善多模光纤传输性能的技术:偏心注入,改变模斑尺寸,环形注入以及判决反馈均衡进行了分析,研究和比较。实验结果证明,采用模斑整形(主要是环形注入)与反馈均衡结合的方式可以有效地改善多模光纤的传输性能,使得10Gb/s信号在多模光纤中传输超过1km。     

全光纤多模速度干涉仪的研究

针对传统全光纤单模速度干涉仪在爆炸冲击试验中,前端的单模准直器对高速运动的物体的漫反射光难以有效收集,提出了全光纤多模速度干涉仪的装置。利用超辐射发光二极管作为光源,初步验证了全光纤多模速度干涉仪的可行性。主要阐述了全光纤多模速度干涉仪的原理和结构,并将其与全光纤单模速度干涉仪在喇叭振动速度的实验中进行比较,取得了一致的结果,最后还进行霍普金森压杆撞击实验,实测的速度最大值为10.49 m/s,与理论值10 m/s符合较好。     

半导体激光器的自混合散斑干涉测量流体速度

提出了一种简便的激光自混合散斑干涉测量流体速度的方法。根据散斑和法布里-珀罗腔的理论,提出了半导体激光器的自混合散斑干涉模型。研究了流体运动时在半导体激光器内产生的自混合散斑干涉效应(SMPI),给出了激光器输出增益的变化及其概率密度分布。得到了激光自混合散斑干涉平均频率与流体速度之间的关系。模拟计算和实验结果验证了这个关系。利用散斑干涉的平均频率与流体速度的关系测量了高分子材料溶液的速度,并在溶液浓度和背景光变化时,对流体速度进行了测量、比较和分析。实验表明。在溶液浓度不太低时,测量误差小于8％。     

测量平板玻璃折射率实验中激光散斑削减方法的探究

本文描述了以激光为光源测量平板玻璃折射率实验中成像场产生散斑的现象,并获得了一种简单有效的散斑削减方法.理论上激光经过漫散体后产生微光束干涉场,利用统计学的规律,总结出了散斑元之间对比度的影响因素.实验中,选取动-静毛玻璃对作为削减器件,利用静止漫散体增加入射光的粗糙程度,通过缓慢旋转的运动漫散体,可将散斑对比度降为4%左右,使干涉条纹清晰可见.     

基于多角度无透镜傅里叶变换数字全息的散斑噪声抑制成像研究

在数字全息成像中,散斑噪声严重影响了再现像的信噪比和成像分辨率,因此为了提高数字全息成像质量,迫切需要抑制再现像的散斑噪声.分析并给出了矩形散射光斑的强度协方差,定量计算了特定实验条件下产生退相关散斑图样的最小角度差.结合透镜的性质设计并搭建了多角度无透镜傅里叶变换数字全息成像系统,利用光纤端面在透镜焦平面的二维机械移动代替传统反射镜的旋转,使照明光束在不改变照明位置和大小的同时,可任意改变光束方向.移动光纤端面使多角度照明满足最小角度差,获取了81幅数字全息图.利用单次快速傅里叶逆变换实现数值再现,对多幅再现像的强度像求平均,实验结果表明散斑对比度降低为单幅再现像的14.6%,使图像信噪比提高了6.9倍.该抑制散斑的多角度数字全息成像方法有效的抑制了散斑噪声,且成像光路结构简单,可操作性强.     

Mechanism of speckle reduction in laser-microscope images using a rotating optical fiber

The reduction mechanism of speckles appearing in laser-microscope images is studied theoretically and experimentally when an object is illuminated by laser light through a rotating multimode optical fiber. The principle of the speckle reduction is based on independent addition of microscope images with boiling-like speckles as a result of the rotational motion of the optical fiber used for illumination. Especially, the speckle reduction is evaluated from first-order statistics of the speckle intensity in which its saturation effect is taken into consideration.     

Numerical Simulation of Radiation from Multimode Optical Fibers

We obtain an asymptotic expression for calculation of radiation fields of the waveguide modes of a multimode fiber with a step-like profile of the refractive index at high normalized frequencies. The distribution of intensity of the output radiation is calculated numerically. Statistical characteristics of the calculated speckles are found and compared with the experiment. __________ Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Radiofizika, Vol. 48, No. 8, pp. 692–701, August 2005.     

Sensing of multimode-fiber strain by a dynamic photorefractive hologram

We present a strain sensor in which a multimode fiber is used as a sensitive element. High sensitivity to dynamic strains is achieved by means of vectorial wave mixing in a photorefractive CdTe:V crystal. It was found that the largest source of noise in our sensor is related to the instability of the polarization state of speckles emerging from the fiber. This noise is significantly diminished in fiber with a core of large diameter (550 microm).     

基于光纤锥和纤芯失配的Mach-Zehnder干涉湿度传感器

介绍了一种简单且灵敏度较高的Mach-Zehnder干涉湿度传感器.将单模光纤和多模光纤渐变熔接光纤锥,色散补偿光纤被熔接在两个多模渐变光纤之间,形成了单模光纤-光纤锥-多模渐变光纤-色散补偿光纤-多模渐变光纤-光纤锥-单模光纤结构的传感器.光纤锥起到了增加包层模能量的作用,两个多模渐变光纤节点作为光耦合器,从而形成光纤Mach-Zehnder干涉仪.外界环境湿度的变化,将使得传感器透射谱能量发生变化,通过测量干涉谱波峰峰值能量实现对湿度的测量.实验结果表明干涉谱波峰峰值能量与环境湿度之间存在良好的线性关系.当环境湿度在35%RH—85%RH范围内变化,一段由20 mm色散补偿光纤组成的传感器,其灵敏度为-0.0668 dB/%RH,相关度为0.995.该传感器结构紧凑、尺寸小、制造工艺简单,这使其可以被广泛用于湿度测量.     

多模光纤中简并模式群的分别探测

用多模倾斜光纤光栅(Tilted fiber Bragg grating,TFBG)实现多模光纤中简并模式群(Degenerated modegroup,DMG)的分别探测。多模倾斜光纤光栅将光纤中的导模耦合到辐射光线,用透镜将辐射光线聚焦在焦平面上,使非简并模式群对应的辐射光线的像在焦平面上分离。在焦平面上用空间滤波器使简并模式群选择透过并进行分别探测。用芯径为62.5μm的标准通信多模光纤进行了简并模式群分别探测实验,用单模光纤激励多模光纤,测量简并模式群功率随激励光纤的横向对准偏差的变化关系。低阶简并模式群的测量结果与仿真计算结果基本一致,高阶简并模式群的测量结果与仿真结果有一些不同。用倾斜光纤光栅进行单简并模式群激励,在单简并模式群条件下测量简并模式群耦合效率的想法还需进一步实验验证。     

Simulation and experimental research on polymer fiber mode selection polished coupler

Multimode dispersion is the main obstacle for high bandwidth in multimode optical fiber （MMF） communication system. Mode selection is an effective method to oppress multimode dispersion. We propose and investigate a kind of polymer optical fiber polished coupler. Beam propagation method （BPM） is employed to calculate the coupling coefficient of transmission modes in MMF coupler, and an output pattern from coupling branch is obtained. Analysis and experiment show that this coupler can select certain modes by changing polished depth, contact area, and intersection angle of two branches, which means that the device can be employed both as a mode selector and a sensor. In addition, simulation shows that five times bandwidth enhancement may be realized by selecting modes with the polymer fiber polished coupler.     

Granularity and inhomogeneity are the joint generators of optical rogue waves

In the presence of many waves, giant events can occur with a probability higher than expected for random dynamics. By studying linear light propagation in a glass fiber, we show that optical rogue waves originate from two key ingredients: granularity, or a minimal size of the light speckles at the fiber exit, and inhomogeneity, that is, speckles clustering into separate domains with different average intensities. These two features characterize also rogue waves in nonlinear systems; thus, nonlinearity just plays the role of bringing forth the two ingredients of granularity and inhomogeneity.     

缠绕式光纤扭角传感的实验研究

利用多模光纤的微弯特性,提出并实现了一种新颖的缠绕式光纤扭角传感装置,其扭角测量范围大于90°.给出了该装置的基本实验原理.研究表明多模光纤的微弯损耗对扭角变化响应非常灵敏,其灵敏度可达1dB/1°.并且实验与理论符合得很好.     

一种新型全光纤速度干涉仪

 基于传统速度干涉仪(VISAR)和光纤速度干涉仪(AFVISAR)的特点，提出了一种由光纤和光纤耦合器组成的工作波长为532 nm的新型全光纤速度干涉仪（NAFVISAR）。该干涉仪采用多模光纤器件构成分离系统,单模光纤器件组成核心部分。由于有两路携带不同信息的光束经不同路径传输到耦合器中，当这两路光束满足干涉条件时，可利用它们的干涉场信息来调解出被测靶的信息，从而区分波面的加减速变化。用该系统进行了Hopkinson森杆一维应力加载下的入射杆端面的速度剖面测试，实测速度最大值为49.36 m/s，与理论速度的最大值50.16 m/s基本符合，实现了全光纤速度干涉仪的实用化。