147 fs碳纳米管倏逝场锁模全光纤掺铒光纤激光器

利用化学腐蚀法在光纤包层表面成功制备了调制深度为3.9%的单壁碳纳米管饱和吸收体.组建了环形腔结构的全光纤掺铒光纤激光器,以制备的单壁碳纳米管薄膜为锁模元件,利用倏逝场锁模实现了锁模输出.锁模脉冲的中心波长为1556 nm,3 dB光谱带宽为24 nm,脉冲宽度为147 fs,重复频率为150 MHz.在520mW抽运功率下,平均输出功率为21 mW,相应的单脉冲能量为0.14 nJ.     

微纳光纤涡旋倏逝场中米氏粒子的受力

本文用射线光学的方法计算了球形微粒在微纳光纤涡旋倏逝场中的受力,并研究了微粒与微纳光纤表面之间的距离、微粒半径和微纳光纤半径对微粒受力的影响。微粒在梯度力的作用下被捕获到微纳光纤表面,同时在散射力的作用下沿微纳光纤中光束传播的方向绕光纤螺旋状运动。离光纤表面距离越远,微粒受到的光辐射压力越小。当微纳光纤半径不变时,微粒的径向捕获效率、沿光轴的传输和绕光纤的转动可分别通过微粒的半径来优化;而当微粒半径不变时,可分别通过微纳光纤半径来优化。     

微纳尺度光纤布拉格光栅折射率传感的理论研究

亚波长直径微纳光纤强倏逝场传输的光学特性,使其对周围介质折射率的变化具有极高的灵敏度.本文提出一种基于微纳尺度光纤布拉格光栅(MNFBG)的折射率传感器,结合微纳光纤倏逝场传输和光纤布拉格光栅(FBG)强波长选择的特性来实现高精度折射率传感,对其制备可行性进行了讨论.论文中对MNFBG折射率传感机理进行了深入的理论分析,并使用OptiGrating软件进行了数值模拟,模拟数据显示MNFBG折射率测量的灵敏度随着光纤半径的减小而增加,其中光纤半径为400 nm的MNFBG灵敏度可达到993 nm/RIU,相比于包层蚀刻的FBG灵敏度增加了170倍,说明MNFBG对发展微型化、高灵敏度折射率传感器具有良好的应用前景. 关键词： 微纳光纤 光纤布拉格光栅 折射率传感     

基于锥形七芯光纤的紧凑型超声波传感器

提出一种基于锥形七芯光纤的紧凑型光纤超声传感器,并进行了实验验证.该传感器由熔接在两根单模光纤之间的锥形七芯光纤制成,形成单模光纤—锥形七芯光纤—单模光纤的级联结构.由于单模光纤和七芯光纤的纤芯不匹配,容易激发高阶模式,被激发的多种模式的光波继续沿着七芯光纤传播,然后到达锥形区域.由于锥度直径的急剧减小,模式间发生干涉...     

碲化铋倏逝场锁模器件的超快光纤激光器

为使光纤激光器在被动谐波锁模状态下实现锁模脉冲高重复频率输出,本文通过激光沉积法制备了一种基于非线性拓扑绝缘体材料碲化铋与侧面抛磨光纤相结合的可饱和吸收体锁模器件,该器件调制深度、非饱和损耗、饱和强度分别为23.96%、37.77%、31.5 MW/cm2。将其应用在掺铒光纤激光器中,通过对整个腔内色散参数的调整,以及利用材料自身良好的非线性可饱和吸收能力,成功实现了锁模自启动,其中心波长为1 555.67 nm,脉冲宽度为487 fs,重复频率为47.87 MHz,信噪比为58 dB。当泵浦功率超过150 mW时出现锁模脉冲的谐波分裂,持续对泵浦功率进行微调,增加直至最高功率250 mW时,出现了11阶谐波锁模脉冲,重复频率最高达到528 MHz,此时的信噪比为41.5 dB。本文结果证明利用侧面抛磨光纤结构的倏逝场,能够辅助材料提升一定的激光抗损伤能力,便于其在基本锁模状态下进一步实现被动谐波锁模,满足锁模脉冲高重频的产生及探究,对材料在高重频超快光纤激光器中的应用具有重要意义。     

微纳光纤布拉格光栅折射率传感特性研究

利用光纤布拉格光栅方程和光纤基模有效折射率随纤芯半径和环境折射率的函数关系, 建立了微纳光纤布拉格光栅(MNFBG)反射波长随环境折射率变化的数学模型, 给出了波长灵敏度函数, 并指出MNFBG反射波长的变化规律决定于有效折射率随纤芯半径和环境折射率变化的关系. 详细探究了有效折射率及其灵敏度的变化规律, 结果表明: 有效折射率随纤芯半径和环境折射率的减小而非线性减小, 其对环境折射率变化的灵敏度随环境折射率的增大而非线性增加, 而且随纤芯半径减小, 有效折射率的灵敏度、线性度以及线性响应范围均呈递增规律. 通过对纤芯半径为0.5 μm的MNFBG在1.20–1.30和1.33–1.43 环境折射率范围内的波长响应关系拟合, 分别获得了477.33 nm/RIU和856.30 nm/RIU的波长灵敏度以及99.58 %和99.7%的高线性度, 论证了分析结论以及折射率区间划分测量方案的正确性, 为MNFBG折射率传感器的设计、优化以及应用提供了参考依据. 关键词： 微纳光纤 光纤布拉格光栅 折射率传感 数值模拟     

基于倏逝场微小粒子驱动技术研究进展

处于倏逝场中的微小粒子会受到辐射压力的作用而朝着倏逝场的传播方向运动,基于此原理的微小粒子驱动技术可用于介质颗粒、胶体颗粒、生物细胞等微小粒子的捕获和驱动.由于倏逝场光学微操作系统不会受到物镜焦深和激光光斑尺寸的限制,因此它比自由空间系统的优越性更强,而波导形成的光学力可以应用于长距离驱动,其仅仅受限于系统的散射和吸收...     

基于倏逝波的锥形光纤马赫-曾德尔湿度传感器

提出了一种基于倏逝波原理的光纤马赫-曾德尔湿度传感器,传感器是在2个单模光纤粗锥的传感臂中心通过绝热火焰熔融拉锥处理而成。光由传感器输入端传入,经过第1个粗锥时,将激发出若干高阶模,各模式光传输经过细锥区进入第2个粗锥时被耦合进入传感器输出端。当外界湿度变化时,细锥区倏逝场随之变化,最终导致透射谱能量变化。通过测量透射谱能量变化,可以实现环境湿度传感测量。实验结果表明,在35%~85%RH的湿度变化范围内,透射谱的能量具有相同变化趋势,处于水蒸气吸收峰附近的干涉谷湿度响应灵敏度可达0.157 dBm/%RH,温度交叉灵敏度仅为0.014 %RH/ ℃。该传感器因其制作简单、灵敏度高,温度交叉敏感小等特点,具有很好的应用前景。     

倏逝波型光纤气体传感器研究进展

介绍了倏逝波的概念和反映倏逝波光纤气体传感特性的穿透深度参数Z_m。讨论了D形、锥形、纤芯裸露形、纤芯失配型和微结构光纤等不同倏逝波型气体传感的原理和特点,评述了其最新研究进展,对比分析了各传感器的优缺点。对倏逝波型光纤气体传感器的发展趋势进行了展望。     

Normalised analysis for the design of evanescent-wave sensors and its use for tolerance evaluation

The conditions for the optimisation of any step index waveguide evanescent-wave sensor and for the manufacturing tolerances are given in the form of analytical and normalised expressions. The analysis is made for both TE and TM modes, in both cases where the measurand is homogeneously distributed in the cover, and where it is an ultrathin film on the waveguide-cover interface.     

含负折射率介质的多层结构中倏逝波传播及隧道效应的分析

研究了倏逝波在含负折射率介质的多层平板结构中的传播特性，解析地分析了倏逝波在不同结构参数下的放大或衰减规律及其原因以及能流的分布，并着重讨论了负折射率介质的损耗对隧道效应的影响，最后通过模拟高斯光束在该结构中的传播和能量储存，形象地给出了负折射率介质的损耗对倏逝波的影响和对光子隧道效应的减弱. 关键词： 负折射率介质 倏逝波 隧道效应     

SPR棱镜传感器测量液体折射率的原理

推导了消失波函数的表达式,介绍了衰减全反射现象及SPR传感器测量液体折射率的原理,并利用SPR传感器测量了牛奶样品的反射系数及折射率与脂肪等主要成分含量的关系曲线.     

A Promising Mechanism for Photonic Spin Hall Effect and Refractive Index Sensing: Surface Exciton Polaritons

Surface polaritons are surface electromagnetic waves propagating along the surface of a medium, which play an important role in enhancing the photonic spin Hall effect (SHE). Among them, the successful excitation of surface exciton polaritons (SEPs) often requires cryogenic temperature, which limits their practical applications. In this contribution, a promising mechanism is presented for enhancing the photonic SHE by taking advantage of room-temperature SEPs in a prism-glass-TDBC-air configuration. By depositing the TDBC layer on plasmon active metal, the hybrid polariton, namely, surface plasmon exciton polariton (SPEP) can be observed, which gives rise to the further enhancement of photonic SHE. Furthermore, a refractive index sensor based on SEP (or SPEP) enhanced photonic SHE is proposed with the superior sensing performance. The results pave the way for the realization of giant photonic SHE in this simple and promising method, and offer the opportunity for developing highly sensitive optical sensors.     

相干场作用下介质的探测谱及折射率谱的实验测量

利用改进的马赫－曾德尔干涉仪在实验上测出了相干场（５８９．６ｎｍ）作用下钠原子蒸０汽介质在５８９．０ｎｍ附近的探测谱和折射率谱,并针对拉曙以场驱动的四能经理论模型给出了相应的理论曲线,此项实验结果为验证原子的相干性理论及实现介质的无吸收、高折射率的可能性提供了可靠的实验依据。     

Nonlinear refraction and photoinduced birefringence in chlorophosphonazo I doped polymer thin films

The nonlinear refraction and photoinduced birefringence of chlorophosphonazo I (CPA I ) doped PVA thin films were investigated. The single-beam Z-scan measurement showed that CPA I doped PVA thin film possessed a large value of nonlinear refractive index (n₂=1.82×10⁻¹² cm²/W) under a pulse 532 nm excitation, and the mechanism accounting for the process of nonlinear refraction was discussed in term of resonant electronic effect. Moreover, fast and stable molecular reorientation was observed when investigating the photoinduced birefringence of CPA I doped PVA thin film with a CW 532 nm laser as pump light and a CW 650 nm laser as probe light.     

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.     

扭转保偏光纤的三维折射率测量

基于数字全息显微层析技术,采用横向干涉系统,旋转被测的扭转保偏光纤,获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录,通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布,并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布,揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示,扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转,但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置,并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.     

微槽式光学谐振腔超声传感效应验证*

摘 要：光学微腔的高灵敏度主要源于其结构在时间和空间上对光场的局域增强作用和频率选择作用。其结构在垂直于波导方向上形成了高反射的边界,形成了一种回声腔,使得光在波导内来回反射,从而增强了波导内部的光场强度。当外界存在微小的压力波动时,它将引起波导内部的介电常数和压力场的变化,从而改变了谐振腔内的模式场分布和传输特性,据此可以实现对微小的压力波动进行高灵敏度检测。本文设计了一种高品质因子（Q）的光波导微槽式环形谐振腔超声传感器,完成器件制备并搭建了测试系统,依据倏逝波效应实现了超声探测。测试结果表明,该传感器的品质因子为1.38×107,在800 kHz ~1 MHz范围内响应平坦,在900 kHz的信噪比可以达到27 dB,灵敏度达到 -168 dB。本文设计的传感器可以为水声探测等领域的研究提供关键技术支持。