碳涂覆光纤的最新进展

本文首先介绍了气密性光纤的发展过程，接着重点分析了碳涂覆光纤的两个重要参数：长期可靠性和抗氢渗透性。引入了新的衡量碳涂覆光纤抗氢渗参量－缺氢渗因子，最后介绍了西安应用光学研究所碳涂覆光纤“八．五”末的进展情况，以及国内外现状比较。     

一种碳涂覆光纤碳膜厚度在线控制技术

为了控制长长度碳涂覆光纤和对光纤碳膜厚度进行了在线监控,开发了一种碳涂覆光纤碳膜厚度在线监控技术。试验结果表明,这种技术是行之有效的。     

气密性碳涂覆光纤筛选强度与电阻关系研究

通过实验分析确立了把光纤电阻作为衡量气密性碳涂覆光纤通过２％应变筛选的过渡标准。要拉制２％应变筛选的碳涂覆光纤，其电阻值应小于３０ｋΩ／ｃｍ。     

一种特殊截止单模光纤的传输性能研究

为了提高特殊截止单模光纤的弯曲可靠性,采用气相沉积工艺制作了包层直径80μm碳涂覆的特殊截止单模光纤,测试了光纤的截止波长、模场、衰减谱、宏弯、色散等传输性能和应力腐蚀敏感性参数。测试结果表明光纤截止波长小于915nm,能够实现915nm以上波长单模工作,在常用的几个波段具有较低的传输损耗,光纤的零色散波长红移到1 670nm。采用碳涂覆工艺提高光纤的应力腐蚀敏感性参数达到35,结合小包层直径预期可以提高光纤的使用寿命。     

一种简易的光纤光栅涂覆装置

阐述了对裸光纤光栅进行涂覆的原理和必要性。设计了一种简易可行的光纤光栅涂覆装置。该装置简单灵活,成本较低,尤其适合于长度较长的光纤光栅的一次性涂覆,涂层厚度灵活可调。以啁啾光纤光栅为例进行了涂覆实验,涂层光滑均匀,涂覆后的光栅强度得到了增强,抵抗机械应力的能力得到了提高,使用起来更方便。对光栅在涂覆前后分别作了特性参数测试。结果表明,光栅特性基本上不发生变化,性能未劣化,光纤光栅的涂覆简单易行。     

一种聚苯胺膜微纳光纤氢离子浓度探针

提出了一种聚苯胺膜微纳光纤液体氢离子浓度探针,并研究了该光纤探针的氢离子浓度传感特性.传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤对芯熔接而成,聚苯胺材料作为敏感膜涂覆于小芯径光纤.首先,对光纤探针传感原理和聚苯胺主链结构变化机理进行理论分析;然后,通过氢离子浓度传感实验进行验证并分析不同膜厚对光纤探针传感特性的影响;最后...     

聚酰亚胺涂覆的光纤宏弯温度传感器

为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20～100℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。     

光纤型热光可调光衰减器的设计及其衰减分析

提出了一种基于热光调节的可调光衰减器结构。该衰减器通过腐蚀光纤包层到一定厚度和长度后,在表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。从模场变化角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系,并从实验上测试了使用不同涂覆材料时的衰减。理论分析与实验结果均表明在涂覆材料折射率略大于原光纤包层材料折射率时,涂覆材料折射率微小的变化将引起传播光束衰减的大幅度变化,并且光纤被腐蚀的长度越长或包层材料剩余厚度越小,衰减越大。因此,由热光系数大、折射率略大于光纤包层的聚合物材料所组成的可调光纤衰减器,具有衰减调节范围大且功耗小、插入损耗小、成本低、低偏振特性、易于与其它光纤器件耦合或集成等特点。     

保偏光纤在线定轴技术研究

研究了熊猫型保偏光纤在带涂覆层时的POL（polarization observation by lens-effect-tracing method）特性,说明用于去涂覆裸光纤的POL定轴技术同样适用于带涂覆情况,而且可达到相同的定轴精度.建立了一个初步的实验系统对熊猫型保偏光纤的在线定轴技术进行了系统的研究,采用曲线拟合和相关技术大大减小了各种定轴误差.在此系统上已可达到优于2°的定轴精度.     

含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20 ℃~300 ℃的温度传感实验,结果表明：在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度（0.060 5 nm/℃）和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光纤耐高温涂覆在高温下不会出现碳化现象,光栅传感性能良好.实验证明该方法制作的光栅适合于长期在高温环境下使用,应用价值巨大.     

Characterization of coated optical fibers by Fourier-domain optical coherence tomography

Fourier-domain optical coherence tomography is used to image the cross sections of coated optical fibers. A standard single-mode fiber with a dual coating and a hard-clad silica fiber with a single thin low-index coating are studied. The individual coating dimensions, coated and uncoated fiber diameters, and the fiber coating's concentricity are retrieved from a single measurement.     

光纤SPR湿敏传感器及其共振光谱特性研究

提出并研制了基于光纤SPR传感探针的新型湿敏传感器。首先研究了光纤SPR传感探针对环境湿度变化的敏感特性,在此基础上提出在光纤SPR传感探针表面增覆不同厚度且具有水分子吸附功能的PVA薄膜来实现环境相对湿度的监测。研究结果表明,增覆双层PVA薄膜的光纤SPR传感探针在高湿区具有较好监测效果,其共振强度对应的相对湿度测量灵敏度达到1.59%/%RH,较光纤SPR探针呈现显著提高。而增覆单层PVA薄膜的光纤SPR传感探针在高湿区共振波长对应的相对湿度监测灵敏度达到2.411nm/%RH。此外所提出的新型光纤SPR湿敏探针在PVA薄膜失效后经过特殊工艺处理仍可重复镀膜使用。     

镀膜光纤声光相位调制器及压电层反射系数的研究

主要研究镀膜光纤声光相位调制器。介绍了氧化锌镀膜光纤的几何结构，分析了此几何结构压电声光振荡的基本原理，给出了光纤声光相位调制器的等效网络模型，根据此模型得到了声光压电层反射系数，并按实际参数进行了计算机模拟计算。     

氧化锌碳纤维复合结构制备及其紫外光响应性能研究

利用预处理的碳纤维为模板,在其表面磁控溅射氧化锌种子层,再通过水热法生长出氧化锌纳米棒,形成刷子状复合结构。轴心的碳纤维增强了材料的导电性能,同时该结构又具有较高的比表面积。将单根氧化锌/碳纤维转移到间距为180μm的金叉指电极上构建紫外光探测器,在325 nm激光照射下,该器件显示出约200倍的光电流增益,且具有良好的稳定性和光谱选择性。文中同时对响应机理进行了讨论。     

Surface modification of poly[2-methoxy,5-(2′-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] in the optical near field

We have studied the optical properties and the surface morphology of the conjugated polymer poly[2-methoxy,5-(2′-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] (MEH-PPV), under laser irradiation at 488 nm emanating from the Al coated fiber probe of a near field scanning optical microscope. Laser irradiation of the polymer in the near field induces a degradation of the material demonstrated by a dynamic change in its optical transmission. The surface of the material is modified primarily by heat conduction from the fiber probe, which under our experimental conditions is the dominant heating mechanism in the near field.     

Use of the mark-tracking method for optical fiber characterization

The mark-tracking method was used in the uniaxial tensile test to determine the elastic properties of optical fibers. The mark-tracking method is based on the follow-up of two markers on the specimen with the help of an image processing technique. It allows us to determine the true strain with respect to the small strains assumption (≤1%) or the finite strains (>1%) without any impact of the rigid solid movement or pulley fiber sliding on the measured strain. Both coated optical fiber and stripped fiber were subjected to the uniaxial tensile test and the cantilever beam bending test. The Young’ modulus results of the stripped fiber were found to be very similar for both tests. Thus, the mark-tracking method is adaptable to the tensile test of optical fibers and the elastic behaviors of both coated optical fiber and stripped fiber are found to be non-linear. Their Young's moduli are 22 and 79 GPa, respectively. These results revealed that those coatings play a mechanical role in fiber elongation.     

石英光纤的金属镍锡涂敷工艺研究

为了实现石英光纤传感器的无胶金属化封装,需要在光纤表面涂敷金属层。先利用化学镀方法在石英光纤表面镀镍层,再利用电镀工艺电镀锡层,从而获得表面光亮、均匀、附着牢固、可焊性好的金属涂敷层。实验中研究了敏化、活化工艺对镀层的影响并提出一种效果较好的敏化活化方法。给出了石英光纤表面化学镀镍的最佳工艺条件。     

光纤Fabry-Perot干涉仪在传感应用中的数学模型

本文应用光学和数学理论导出光纤Fabry-Perot干涉仪在两反射面反射率不同时的反射光与透射光的数学模型、低反射率Fabry-Perot干涉腔长度的变化与干涉光光强的数学模型及传感中的应用;为这种光纤干涉仪的准确使用提供基础.     

基于纳米覆膜光纤F-P传感器的折射率光谱特性

采用层层组装和化学共价交联的方法对光纤Fabry-Perot (F-P)干涉传感器的端面进行了纳米聚电介质覆膜修饰,并实验研究了覆膜后传感器的折射率响应光谱特性。选择聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为纳米覆膜材料,随着覆膜层数的增加,光纤F-P传感器的反射谱对比度呈现由高到低,再到高的规律,且反射谱对比度具有良好的温度稳定性。选取覆膜层数为20双层的光纤F-P传感器对一系列浓度的蔗糖和无机溶液进行了折射率光谱响应测试,实验测得折射率检测拐点由1.457延伸至1.4623,对低折射率物质的折射率灵敏度为24.53 dB·RI-1,对高折射率物质的折射率灵敏度为3.60 dB·RI-1,且均具有良好的线性。研究结果为光纤F-P传感器对低折射率物质的功能化检测提供了新方法。