塑料光纤的研究与应用进展

塑料制成的光纤具有轻质、柔软、低成本等特点,可用于通信、图像传输、照明与装饰等领域,实现与其它光纤优势互补的各种功能.在通信领域,渐变折射率塑料光纤实现了10Gbps@100m的消费级传输速率和40Gbps的测试级传输速率;在图像传输领域,已有0.45mm直径@7400像素和1.5mm直径@13 000像素的传像束,以及分辨率高达256lp/mm的光纤面板产品;在塑料光纤激光器领域,有关增益介质、光纤长度、光纤结构等与激光器/放大器的特征性能间关系的理论与实验研究逐步深入;在装饰和照明领域,已有用塑料光纤开发的太阳光光纤照明、造型光纤照明、光纤毯治疗仪等装置.本文就塑料光纤在上述领域的最新研究和应用情况进行综述.     

石英传像束的研制

主要介绍石英传像束的种类、制作工艺和测试结果，分析光纤长度和结构缺陷对其分辨率的影响     

序排列光纤传像束光特性的测量研究

目前，柔软光纤显微镜已广泛应用于工业，医学等领域，光纤显微镜的光学特性，取决于其核心元件“光纤传像束”的光不质量。迄今为止，有关这方面的研究尚未完善，据此，本文报道了我们最新的关于序排列柔软光纤传像束光特性的理论分析和实验研究结果。     

线列光纤传像束对比度传递函数研究

宽视场成像光谱仪采用线列光纤束进行视场折叠以改进其性能.作为一种特殊的光学元件,线列光纤除了具有传像功能外,还具有离散采样特性,这需要采用新方法评价其成像性能.以对比度传递函数的定义为基础,推导出线列光纤束的对比度传递函数解析表达式,据此研究了线列光纤传像束对比度传递函数的特性.结果表明,在极其靠近Nyquist频率及...     

用于光纤传像束的折-衍混合光学耦接器研究

在光学耦接器设计中引入衍射面,根据衍射光学元件的三级像差理论,分析了衍射面初始结构参量的求解规律,通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.4~0.7 μm,焦距27.5 mm,光学长度为64 mm,采用一个衍射面的耦接器设计实例.该耦接器适用于单丝直径16 μm,截面直径为6 mm的光纤传像束.对设计结果的分析表明,折-衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器,而且在尺寸和重量上有非常显著的减少.     

酸溶法光纤传像束酸溶工艺的研究

在实验的基础上给出了酸溶玻璃的基本组成、制备工艺及性能参数,论述了酸溶法光纤传像束酸溶机理,酸溶工艺及影响像束酸溶的一些因素。实验结果表明,选用合适的酸溶液,控制好酸的浓度、温度和时间的量化关系,对于降低传像束的断丝率,提高传像束的性能及其良品率,具有非常明显的效果。     

光纤传像束的物镜设计

分析3种像方远心系统的结构和用途。在传像光纤物镜的设计过程中,分别采用传统单组像方远心系统和“负-正”型式的像方远心光学系统结构,通过比较发现“负-正”型式的像方远心系统的结构能很好地解决镜头轴外像差校正和像面照度均匀性的问题,并且镜头结构紧凑。使用ZEMAX光学软件进行优化,给出工作波长(0.38～0.78)μm,焦距1.92mm,视场角60°,相对孔径为1∶4的镜头设计实例。设计结果表明:此镜头在46lp/mm处的MTF大于0.8,像质优良。     

倒锥透镜型塑料光纤连接器光学特性研究

提出一种基于倒锥透镜光纤端的新型塑料光纤连接器.为了增大光纤的数值孔径,降低光纤端面对于对准准确度的要求,连接器的光纤连接端面制成倒锥透镜形状.利用截断法对该类型连接器的光学特性进行了测试.1 m长光纤跳线总损耗有75.7％集中在5.4 dB～6.0 dB之间,连接损耗70.7%集中在2.1 dB~2.7 dB之间,同一组跳线插拔200次连接损耗有95％集中分布在2.2 dB～2.58 dB.实验结果表明：倒锥透镜型塑料光纤连接器可以满足“光纤入户”对连接器性能的要求.     

大截面光纤传像束及应用

介绍大截面光纤传像束的主要技术参数及其使用领域.     

传像束光纤在望远瞄准镜中角分辨率的计算方法

研究了传像束光纤加装在望远瞄准镜中的应用。迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善。提出了在望远瞄准镜中传像束光纤角分辨率的定义,建立了角分辨率的数学模型,描述了采用角分辨率来确定在望远瞄准镜中传像束光纤所需截面大小的定量计算方法,结果说明了传像束光纤截面大小与传像束光纤角分辨率、光纤排列及视场等因素的关系。实例计算了一种望远瞄准镜匹配光纤进行传像所得的各项光纤传像系统结构数据,计算数据基本与生产实际相符合。     

微型光纤图像传输系统的设计与研究

介绍了所设计的微型光纤图像传输系统的结构和特性,并给出了此系统在不同工作距离的分辨率曲线和视场放大率曲线,利用此系统对一类典型的目标物进行了观察,得到了比较满意的结果。     

近背向散射能量空间分布的时间分辨测量技术

基于神光Ⅲ原型激光装置上建成的近背向散射诊断系统,设计了一种可探测近背向散射能量空间分布的时间过程的采集方法,并通过静态实验对该方法的可行性进行了验证。结果表明：通过一维转二维传像束,将二维图像记录成一维信息,然后通过数据后处理还原成二维图像信息的方法可以实现能量空间分布的时间分辨测量。将该方法用于近背向散射光诊断系统,可以得到近背向散射光能量空间分布随时间变化的信息,为深入分析激光等离子体相互作用实验中近背向散射光构成及变化过程提供重要数据。     

多功能有源光纤器件组合实验仪

多功能有源光纤器件组合实验仪由若干功能单元构成，通过简单的跳线插接就可组合成系列实验装置：掺铒光纤放大的自发辐射(ASE)光源，掺铒光纤放大器(EDFA)，掺铒光纤激光器(EDFL)和全光纤调Q激光器．该实验仪为学生做有源光纤器件专题系列实验提供了平台．     

Eyewear-style three-dimensinal endoscope derived from microstructured polymer fiber with function of image transmission

A method of fabricating multi-core polymer image fiber is proposed. Image fiber preform is fabricated by stacking thousands of polymer fibers each with a 0.25-mm diameter orderly in a die by only one step. The preform is heated and stretched into image fiber with an outer diameter of 2 mm. Then a portable eyewear-style three-dimensional (3D) endoscope system is designed, fabricated, and characterized. This endoscopic system is composed of two graded index lenses, two pieces of 0.35-m length image guide fibers, and a pair of oculars. It shows good flexibility and portability, and can provide the depth information accordingly.     

Eyewear-style three-dimensional endoscope derived from microstructured polymer fiber with the function of image transmission

A method of fabricating multi-core polymer image fiber is proposed.Image fiber preform is fabricated by stacking thousands of polymer fibers each with a 0.25-mm diameter orderly in a die by only one step.The preform is heated and stretched into image fiber with an outer diameter of 2mm.Then a portable eyewear-style three-dimensional(3D) endoscope system is designed,fabricated,and characterized.This endoscopic system is composed of two graded index lenses,two pieces of 0.35-m length image guide fibers,and a pair of oculars.It shows good ?exibility and portability,and can provide the depth information accordingly.     

一种新型数字式便携光学实验仪

介绍了一种新型数字式便携光学实验仪，该仪器具备光学实验、课堂演示、光学研究和光学测试等多种功能，可完成波动光学中干涉、衍射、全息、散斑以及几何光学中成像等工作。该仪器设计了“又”形布置的轨道以及“工”形支架，实现了3维无级可调，可对光路进行精确调节。此外，以三基色调色原理为理论基础，自行开发了图像处理软件和层式仪器结构。将PC主板与光学台融合为一体，可对图像进行实时数字采集与处理。与传统实验设备相比，该仪器极大地拓展了数字光学实验的应用空间。     

光锥的光学传递函数测试方法研究

从传像方式上给出了光锥的理论传递函数,并提出了利用星点像分析测试其MTF的方法,通过具体实验给出了MTF的测试结果.测试结果表明,合理的选取测试组件参数,可以得到光锥在较大频率范围内的光学传递函数(>100 lp/mm) .从MTF趋势上看,测试结果与理论推导呈一致性.     

光纤面板刀口响应测试仪误差分析

为满足光学纤维面板生产厂、研究所和计量站的检测需要，我们分别研制了ＤＸ－１、ＤＸ－９２１和ＤＸＺ－９０１三种型号的光纤板刀口响应测试仪。本文针对测试精度最高的ＤＸＺ－９０１型仪器进行误差分析，首先给出光纤板刀口响应的曲线拟合，然后分析和计算该测试仪的扫描误差、光度测量误差和狭缝影响等误差因素及其误差贡献，并将测试仪的有关参数代入，最后得出该测试仪的刀口响应的总不确定度，以便对仪器的测值可信度有个理论上的估计。