基于数字全息图的光纤折射率测量研究

利用数字全息显微层析技术构建了光纤折射率测量的测试系统, 包括光路系统与软件系统. 以物光波的相位分布曲线为依据由CCD记录最优的数字全息图; 在优化频谱图的基础之上对全息图做频域滤波, 准确选取物光波所对应的频谱范围; 使用基于角谱理论的再现算法提取出物光波的相位分布信息, 并通过模拟全息图验证相位提取的准确性; 由单幅全息图提取的相位分布信息, 结合光纤的多层模型, 还原出光纤断层面沿直径方向的折射率分布. 以单模、多模光纤为实验样品进行了测量, 测量结果与S14折射率测量仪的测量结果吻合, 精度可达10^-4. 实验对比结果表明本文方法可简单、快速、准确地测量光纤内部的折射率. 本文还对特种光纤的折射率进行了测量研究.     

保偏微结构光纤啁啾光栅折射率传感特性分析

将有限元法和传输矩阵法相结合,系统地研究了保偏微结构光纤(PM-MOF)啁啾布拉格光栅的折射率传感特性。仿真研究了光纤空气孔中充入不同折射率被测物时啁啾光栅的反射谱,结果表明随着被测物折射率的增加,反射谱的面积出现明显变化,由此得到了光栅反射谱面积与被测物折射率的关系。分析了中心孔直径、啁啾系数、切趾函数等光栅结构参数对反射谱的影响。分析表明由于光纤两个方向的偏振模对温度、噪声等干扰响应相似,因此利用两个偏振模式反射谱的相对变化进行监测能够有效地降低干扰,提高传感器的稳定性;其次,由于反射谱面积正比于光强,这一方法将光栅的光谱解调转化为光强解调,简化了解调系统,便于现场实时测量。研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据。     

基于单元件干涉仪的计算机断层扫描重建光纤三维折射率分布

提出了一种基于单元件干涉仪的计算机断层扫描方案,用于测量光纤三维折射率分布。该单元件干涉仪基于显微成像的原理,提高了系统的横向分辨率。利用快速傅里叶变换提取相位,采用滤波反投影算法重建了光纤的折射率分布。搭建了实验测量装置,实际测量了单模和多模光纤的折射率分布。结果表明,提供的方法可以简单快速地得到全光场数据,同时具有无损和非接触的优点,并且光路结构紧凑稳定,可为计算机断层扫描设备的小型化提供一种新的思路。     

基于长周期光纤光栅嵌入型Sagnac环光谱的折射率测量

将长周期光纤光栅(LPG)和光纤Sagnac环相结合,实现了折射率和温度的同时测量.首先利用二氧化碳激光器在保偏光纤上制作了长周期光纤光栅(PM-LPG),然后把该PM-LPG和普通单模光纤耦合器组成Sagnac环,作为传感单元.实验选择其某一透射峰作为测试对象,其波长随温度变化,强度随折射率变化,因此可实现两个参量的...     

保偏光纤精确定位方法的研究

本文简要回顾了现有的保偏光纤方位角定位方法,在实用性较强的POL法基础上,提出了POLM方法.用熊猫光纤实测表明它可提高定位精度到1°以内,并显著增强测量稳定性与调整容差,从而显示出极强的实用性.     

双偏振结构保偏光纤偏振器的研制

提出了保偏光纤偏振器的一种串联结构,即双偏振结构,报道了研制的结果。并通过对单偏振结构和双偏振结构器件测试结果的比较,得出双偏振结构的保偏光纤偏振器可使器件达到高消光比,并且有稳定的温度特性。     

基于熊猫型保偏微光纤传感测量的实验教学研究

在传统的大学物理实验教学中,基于双光束干涉原理的干涉仪一般是基于空间光结构所搭建的。因而此类干涉仪的不仅制作成本较高,而且光路中光功率的损失较大,使得此类干涉仪在本科教学过程中较难维护。然而基于本文所报道的熊猫型保偏微光纤干涉仪具有体积小、稳定性好、较高的折射率灵敏度为1 631 nm/RIU、较高的温度灵敏度为-0.99 nm/℃和较高的测量精度等优点,更加适合在本科教学中进行开展。同时,学生通过对微光纤器件进行制作与测试实验,不仅可以提升学生的动手能力,激发学生对相关课题的学习兴趣,还能够为今后开展有关的新型光纤器件及其新传感应用的实验教学研究打下坚实的基础。     

白光干涉在保偏光纤测量与对轴中的应用

本文根据白光干涉原理，研究了保偏光纤偏振色散和耦合系数的测量，保偏光纤连接时主轴夹角的调整，并获得了满意的实验结果，还对白光干涉技术在保偏光纤传感和器件方面的应用作了初步的讨论。     

在保偏光纤上制作光纤光栅的应用研究

提出一种在保偏光纤上计算光纤拍长的方法，即在保偏光纤上制作光纤光栅，利用光纤光栅的特性可以方便地求得光纤的拍长，同时，发现在保偏光纤上写入光纤光栅，其过程等效于在两个主轴上分别写入了一个光纤光栅，并且这两个光栅对于光的偏振态具有选择性，它们分别作用的偏振态是相互正交的。利用此特性，可以得到偏振消光比比较高的偏振分束器。     

用光纤测量液体的折射率

本文提出了用光纤测量液体折射率的方法。测量值的范围不受限制，弥补了阿贝折射仪的不足之处。并可使学生对光纤有所了解。     

用光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率

对测量群折射率的白光干涉和光纤迈克耳孙(Michelson)干涉仪技术进行了改进.采用样吕夹片和样品与探测纤端面接触的方法,可以使群折射率的测量过程简单化.根据反射峰宽度的变化,可以调整样品反射界面与光纤的准直性,提高测量精度.     

掺铒光纤非线性折射率的理论研究

建立了掺杂光纤折射率的普适公式，并利用激光运动方程，推导出折射率随泵浦光强的变化关系，给出了在典型参数下的折射率－光功率变化曲线。发现，在激光中心频率１．５３μｍ附近，当泵浦光强远大于泵浦阈值时，掺铒光纤折射率变化量在１０＾－７量级，这比在相同泵浦光克尔效应引起的变化大３０倍左右，并且这一变化量存在极限，这一极限由掺铒光纤的特性参数唯一确定。     

光纤中慢光群折射率限定特性研究

粒子在基态和亚稳态之间的振荡会导致探测光吸收的降低,而探测光束在很窄的频率范围内吸收的降低,会使介质的感生折射率在同样范围内迅速变化,从而改变群折射率ng=n(ω)+ωdn/dω。本文利用光纤慢光理论,对不同条件下的群折射率限定和群速度的变化特性展开讨论。群折射率随光纤长度的增加而降低,不同离子浓度的掺铒光纤中慢光的感生群折射率均随调制频率的增加而降低,同时在不同的调制频率条件下,群折射率随入射信号光强度的增大均有一个饱和的过程。     

Nonlinear Refractive Index of Er3+-Doped Fiber and Its Application to Nonlinear Fiber Coupler

A large change in the refractive index originating in the transition absorption of erbium ions is induced in an Er³⁺-doped fiber. It is shown that the Er³⁺-doped fiber exhibits the nonlinear refractive index of n₂=7.4 × 10⁻¹⁵ m²/W, which is 10⁵−10⁶ times larger than that caused by the optical Kerr effect in a usual silica fiber at the pumping, wavelength of 514.5 nm. The large nonlinear refractive index occurred in a fiber directional coupler fabricated with the Er³⁺-doped fiber optically changes the coupling condition. The coupling ratio changes up to 0.16 by increasing the pumping power up to 0.7 mW.     

Optical Fiber Sensing System Based on Long-Period Gratings for Remote Refractive Index Measurement in Aqueous Environments

Abstract

In the field of aqueous environment studies, long-period fiber gratings are very attractive for the real-time monitoring of physical parameters, such as temperature and salinity. However, due to the fiber jacket removal, these are fragile devices when applied in real conditions, where mechanical loads and contamination with algae and other organic materials must be taken into account. This work describes a refractive index sensing head that has been developed and characterized for in situ measurement of water salinity and resistance to hard conditions.     

一种基于相位测量的角漂移自适应结构表面等离子体共振气体折射率测量系统

提出了一种可抑制角漂移的表面等离子体传感器结构,并结合相位测量设计了相应的气体折射率测量系统。分析表明激光入射角、金膜厚度以及反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间的固有非线性是影响相位响应度与折射率测量精度的主要因素。计算表明所提出的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并很大程度提高了测量灵敏度。同时分析设计了金膜厚度参数,并评估了反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间固有非线性带来的误差。应用于空气折射率的测量比对实验显示其测量精度达到了10-6量级。