光纤中的受激喇曼散射及泵浦脉冲和斯托克斯脉冲的分离

本文报道在单模光纤中的受激喇曼散射的实验结果,用条纹相机测量了泵浦脉冲和喇曼斯托克斯脉冲时间上的相对延迟;结果表明,受激喇曼散射的喇曼斯托克斯脉冲大约在距光纤输入端一个分离距离的位置上形成。     

皮秒级时间分辨超快高能脉冲激光光谱

介绍了一种利用光电摄谱法和条纹管相结合测量ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱的方法。论述了条纹相机工作原理和平面衍射光栅的分光原理,分析指出利用介绍的装置,可以实现波长300 nm ～1 600 nm、脉宽＞2 ps超快高能脉冲激光的光谱测量。采用1 054 nm超快高能脉冲激光器,实验得到了条纹像,对条纹像进行数据处理后得到测量光谱曲线,通过能量标定后,得到了超快高能脉冲激光器实际光谱曲线,验证了ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱方法。讨论了系统中耦合透镜组对光谱测量和光纤色散角对条纹图像的影响,论述了ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱的作用。随着条纹管制造技术的飞速发展,该方法可用于fs级激光光谱的测量。     

水平平板上静态液滴的光学效应研究

对液滴表面的光学衍射效应进行实验研究.当用一准直、扩束的激光束自下而上,垂直照射水平放置的平板上的静态液滴表面时,得到了清晰、稳定的衍射图样.衍射图样的强度分布随着入射光束半径的变化而变化.当激光束半径改变到某一特定大小时,衍射图样中心条纹消失.通过对衍射条纹的分布与液体表面形态的理论分析,并根据物理光学原理,得到了条纹强度分布与激光束半径和入射面液面最大高度之间比值是相关的.基于这一发现,提出了一种液滴表面研究的非接触、有效实验方法.     

提高布里渊光时域反射应变仪测量空间分辨力的等效脉冲光拟合法

由于探测光脉冲宽度受到限制,布里渊光时域反射仪(BOTDR)在对光纤上的应变进行分布式测量时,空间分辨力只能达到1 m。针对布里渊光时域反射仪单次采样接收背向布里渊散射信号(BBS)需要一定的时间,提出了基于等效脉冲光的多洛仑兹拟合法以提高其应变测量的空间分辨力。该方法将探测光脉冲在布里渊光时域反射仪完成单次采样所需的时间上进行积分,将积分函数作为等效脉冲光的表达式,再根据等效脉冲光的形状将布里渊光时域反射仪接收到的背向布里渊散射谱(BBS)细分,并对它进行多洛仑兹迭代拟合,准确求得每个细分布里渊散射谱的中心频率,进而利用光纤中布里渊频移与应变的对应关系,得到光纤中与细分布里渊散射谱对应的细分光纤单元上的应变情况。实验结果表明,利用这种方法,可使布里渊光时域反射仪应变测量的空间分辨力提高至0.05 m。     

相位掩模的近场衍射特性分析

用相位掩模法制造光纤光栅是一种简单、有效的方法.本文用标量衍射理论对相位掩模的近场衍射特性进行了分析,讨论了各级衍射光形成的干涉条纹的分布情况,得到了一些有益于光纤光栅制造的结论和有用公式.     

基于时域剪切干涉的纳秒脉冲相位测量技术

提出一种时域剪切干涉技术测量纳秒激光脉冲的时间相位分布,该方法将待测脉冲分为彼此之间有数百个皮秒延迟量的两个脉冲;并在对其中一个脉冲加入适量的频移后和另一个脉冲合束,得到时域干涉条纹;最后采用相适应的算法,从记录的时域条纹计算得到纳秒激光脉冲的时间相位分布,并进一步计算得到激光脉冲的精细光谱结构.在对测量原理进行系统分析的基础上,利用数值模拟和实验对该相位测量技术的可行性进行了验证,并系统分析了其测量误差和非理想条件下的各种干扰因素的影响.由于该测量技术不采用任何非线光学方法,可对任何波长的激光脉冲进行测量,具有光路简单、测量精度高和适用范围广等优点,为需要对纳秒激光脉冲的时域相位分布进行测量的高功率激光等领域提供了一种简单便捷的测量新技术.     

一种微米级高度台阶镜面条纹反射的三维测量系统

提出了一种检测微米级高度衍射台阶结构的条纹反射三维检测方法.对条纹反射光路的理论分析表明,合理选择入射光线角度和液晶屏放置角度以及液晶屏像素尺寸等系统参数,条纹反射系统能够分辨微米乃至亚微米级的镜面台阶.实际构建了一套微米级台阶镜面条纹反射测量实验装置;采用四步相移法进行条纹相位解算,运用移动屏幕方法确定反射光线方程,结合三角交汇原理,对待测台阶镜面进行三维重构.实际测量了名义值为5μm和10μm的台阶镜面,测量结果不确定度在0.5μm内,和商业仪器测量结果的偏差<0.5μm,证明了设计方法的可行性.本文结果对于包含衍射台阶结构的光学元件三维测量研究具有一定的借鉴意义.     

斯托克斯脉冲波形对光纤中受激布里渊散射慢光的影响

为了提高受激布里渊散射慢光的延时和抑制脉冲展宽,通过四阶Runge-Kutta法和特征线法对基于光纤的受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,计算了斯托克斯脉冲边沿陡峭程度、功率,宽度对延迟时间以及脉冲展宽因子的影响,提出了在低频范围内适当提高斯托克斯脉冲的边沿陡峭程度,可以优化延时和脉冲展宽因子的方法.该方法可以获得与...     

LiNbO3:Fe晶体中光感应自衍射观察

用He-Ne激光束沿LiNbO₃:Fe晶体的x轴或y轴方向聚焦照射较薄样品时,在晶体后面的屏上观察到十分规则的衍射图样。这与前人在该晶体中观察到的由晶体中光折变形成的位相噪音栅引起的光感应光散射现象迥然不同。我们观察到的这种自衍射图样,可用聚焦激光束入射时在晶体中形成的复杂类透镜效应和自衍射理论来解释。它可以清楚地表明聚焦激光束入射时晶体中光折变过程的特点、还可由衍射条纹的数目直接推算晶体中光折变△n的最大值。文中还实验研究与讨论了光感应自衍射的形成条件及其与光感应光散射的竞争关系。 关键词：     

用干涉法测量光纤预制棒折射率分布

测量光纤折射率分布的干涉条纹移动法是目前比较公认的一种标准测量方法,其它各种方法(光强分布法、光束偏折法等)都要用它来进行对比。本文报导了用干涉(切片)法测量光纤预制棒折射率分布的一种简易实验装置,以及用这套装置所得测量结果,讨论了实验结果的误差。     

LiNbO_3:Fe晶体中光感应自衍射观察

用He-Ne激光束沿LiNbO_3:Fe晶体的x轴或y轴方向聚焦照射较薄样品时,在晶体后面的屏上观察到十分规则的衍射图样。这与前人在该晶体中观察到的由晶体中光折变形成的位相噪音栅引起的光感应光散射现象迥然不同。我们观察到的这种自衍射图样,可用聚焦激光束入射时在晶体中形成的复杂类透镜效应和自衍射理论来解释。它可以清楚地表明聚焦激光束入射时晶体中光折变过程的特点、还可由衍射条纹的数目直接推算晶体中光折变△n的最大值。文中还实验研究与讨论了光感应自衍射的形成条件及其与光感应光散射的竞争关系。     

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统.光源采用窄谱半导体激光器.声光调制器将光源调制成窄脉冲,并由高增益光纤放大器放大,产生高功率光脉冲信号,提高了自发布里渊散射信号的强度.采用双通马赫-曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来,在一段4.25 km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究.双通马赫-曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号.     

激光则量线径的方法

<正> 由于激光具有高单色性、高亮度和方向性好的特点,它在测量技术上得到越来越广泛的应用。稳频激光甚至可以作为长度和时间的计量标准。本文仅介绍下述常见的激光动态测量线径的三种方法:1.衍射法;2.扫描法;3.散射法。利用这些方法国内外先后研制了许多种外径测量仪器。它们可以测量金属丝,如仪表行业的游丝直径;也可测出微小的位移和间隙,如精密轴承的间隙、计算机中磁头和磁盘问的缝隙、振动物体的振幅等。近年来激光光导纤维通讯已达到比较成熟的阶段,相应地对传输光频载波的玻璃纤维提出了更实用化的要求。线径均匀就是光导纤维一项重要的指标,这就需要高精度而又无接触地在拉丝过程中测     

基于布里渊散射的结构应力光纤测试技术研究

本文通过分析一定功率的脉冲光射入光纤中的布里渊散射规律,介绍了分布式光纤测量测量轴向应力的基本原理。制作实验装置,测量单独的应变模型,分析散射回来的波形图,初步了解应力在光纤布里渊散射波谱上的图像特征。将应力作用于光纤的不同位置,对比它们与无应力作用诗所得到的散射波形之间的图像差异,研究其对光脉冲在光纤传输过程中的影响规律。结果表明,应力的作用大小,作用位置的不同都会对脉冲光的传播造成影响,主要在于影响布里渊散射的斯托克斯光和反斯托克斯光。本次研究所得可以为分布式光纤测量提供参考,为分布式光纤在测量微型形变的应用中有一定的促进作用。本次研究的创新点在于使用滑轮的方法,解决同等应力在分布光纤的不同位置作用效果。     

条纹相机测量中的光束取样

从实验上探讨了用条纹相机测量大口径高功率固体激光束的脉冲波形时,取样光斑的大小对波形的精细结构与脉宽的影响。     

一个新型的基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪BOTDR系统

报道了新型的分布式传感测量布里渊光时域反射(BOTDR)系统.布里渊散射频移和强度均依赖于温度和应变,因此,BOTDR利用光纤中的自发布里渊散射作为测量信号可以实现分布式温度和应变测量.在BOTDR中,光源采用窄谱半导体激光器,并由声光调制器调制成脉冲光,经掺铒光纤放大器放大后,注入测试光纤以产生自发布里渊散射.利用双通Mach-Zehnder干涉仪分离光纤背向散射中的自发布里渊散射与瑞利散射信号,实现了自发布里渊散射的直接检测.实验结果表明基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪BOTDR方案是可行的.     

光纤微缺陷的激光检测方法

针对光纤微缺陷检测问题,提出了一种基于激光的光纤微缺陷检测方法,分析了光纤微缺陷的基本结构以及激光检测法的原理,并以此搭建了实验装置,进行了缺陷检测实验.实验中用准直氦氖激光束横向入射光纤,在光屏上得到光纤前向散射图样的分布图像,然后对图像进行处理.通过与显微镜观察法的实验结果比较,发现激光检测方法可有效地进行缺陷检测,其检测结果与显微镜直接观察法一致,可以作为光纤拉制后、涂覆层前的缺陷复测.     

利用衍射法自动测量金属的弹性模量

采用夫琅禾费衍射原理，发展了一种利用衍射法自动测量金属丝弹性模量的新方法。利用CCD同时获得单缝衍射和单丝衍射图像，编写图像处理程序，对两类衍射条纹进行采集与自动化处理，得到衍射条纹的中央明条纹宽度，分别测量金属丝的微小伸长量和金属丝的直径，从而精确地获得金属丝的弹性模量。衍射法在微小尺度测量上具有较高精度，可用于精确测量金属丝的弹性模量，将光学测量应用于力学量测量，对于培养大学生综合实验技能具有重要作用。     

光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs. 关键词： 衍射 超短脉冲产生 光纤器件 光纤激光器     

基于圆衍射条纹的激光准直系统设计

针对高层建筑电梯安装过程中导轨垂直度与平行度的要求,设计了一种新型的激光准直系统。该系统把带有同心圆衍射条纹的准直激光束透射过毛玻璃,用CMOS图像传感器作为接收器,获得准直激光束的光斑图像,由USB接口传输到计算机进行自动处理。基于改进的Hough变换算法,完成了同心圆衍射条纹中心的准实时自动提取,并能跟踪、记录条纹中心的变化轨迹。该系统可以在128mm×96mm的范围内接收准直激光束的圆衍射条纹,条纹中心提取精度在1～2个像素,很好地满足了实际应用的要求。