飞秒激光制备光纤U形微结构应用于折射率传感

为了实现低成本、高精度的折射率测量,采用飞秒激光微加工技术,制备出基于U形微结构的多模光纤液体折射率传感器。研究了传感器的通光功率变化值与U形槽深度以及U形槽内液体折射率的关系,同时探究了在相同光损耗情况下不同烧蚀长度对灵敏度的影响,并使用射线理论和模式理论对传感机理进行了分析。结果表明,该传感器在折射率1.3331~1.3731范围内具有良好的线性响应,且可以做到5700μW/RIU的灵敏度;同时在10dB损耗情况下20μm烧蚀长度具有较好的灵敏度。该传感器具有结构简单、容易制备、灵敏度高和低成本等优点,在化学、生物、医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。     

飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统.将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路.此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 d...     

皮秒激光加工工艺对微沟槽表面的疏水性研究

为了研究紫外皮秒激光在均热板基板表面刻蚀微沟槽后,不同激光工艺参数对微沟槽表面疏水性的影响规律,采用Cassie-Baxter模型进行了理论分析,并利用单因素实验法,改变激光扫描速率、激光扫描间距、光斑横向重叠次数进行实验验证.结果表明,降低固-液区域面积占比、宽度或缩短沟槽间距,均可以提升微沟槽表面的疏水性能;造成微...     

飞秒激光烧蚀石英玻璃微槽截面形状仿真

基于透明电介质的烧蚀率计算模型,建立了飞秒激光烧蚀石英玻璃的微槽截面形状仿真模型,并通过烧蚀实验验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了光斑半径、脉冲能量和扫描速度等参数对微槽截面形状的影响规律。研究表明,减小光斑半径、提高脉冲能量或降低扫描速度均可以提高微槽的槽深和侧壁角;微槽的槽宽随脉冲能量的提高或扫描速度的降低而增大,但随光斑半径的增大,其呈现先增大后减小的规律,在脉冲能量为4 J、扫描速度为0.2 mm/s的条件下,槽宽在光斑半径为13 m时达到最大值8.13 m。     

基于光纤激光器内腔调制的温度传感系统

本文报道了一种基于光纤激光器内腔调制的温度传感系统。将基于单模-保偏-单模(SPS)的光纤Sagnac干涉结构作为滤波和温度传感器件插入光纤激光器内腔中,采用激光器 内腔调制技术实现了高分辨率的温度测量。传感系统的输出信噪比(SNR)可 达到59dB,半 高宽(FWHM)小于40 pm,在40 ℃温度范围内的灵敏度为0.641 mW/℃,温度分辨率 达到了1.56×10－6 ℃。传感系统具有结构简单、输出稳定的 特点,有望应用于工业生产、环境监测、海洋科学研究等领域。     

基于光纤Sagnac滤波的掺铒光纤激光温度传感系统北大核心CSCD

提出并设计了一种基于光纤Sagnac滤波的掺铒光纤激光器,激光器谐振腔分别由两支3 dB光纤耦合器相对熔接构成,选用4 m长度的掺铒光纤作为增益介质。Sagnac环由一段长度为2 m的领结型保偏光纤、2×2耦合器以及偏振控制器构成,所形成的梳状光谱周期为2.67 nm。激光器阈值为36 mW,将Sagnac环作为传感单元进行温度测试,在40到140℃温度范围内,每隔10℃对单波长激光光谱进行一次采集,激光中心波长由1558.44漂移至1560.6 nm,温度灵敏度为22.3 pm/℃,功率波动小于2.753 dB,线性度为0.997,并且显示出良好的温度重复性。实验中对单波长激光的光谱稳定性进行了测试,功率波动优于0.962 dB。实验中,通过调节偏振控制器获得了双波长激光输出,波长间隔2.56 nm。     

基于飞秒激光的光纤三维微结构制备研究

为适应新型光纤传感器件的需要,进行了飞秒激光在石英光纤材料上制备三维微结构的工艺探讨。实验结果表明,光纤的烧蚀阈值约为1.5 J/cm2,烧蚀孔的深度与能量对数基本上符合线性关系。在一定条件下,适当的增加激光能量有利于改善微孔的垂直度。理论分析了锥孔和直孔的成形机理,探讨了微孔内壁形貌的形成机制和加工过程中光纤背面出现的崩碎现象。采用适当的加工工艺,试制了光纤F-P腔、光纤端部悬臂梁等三维微结构。     

基于飞秒激光直写FBG的C+L波段掺铒光纤激光器

提出并设计了一种基于飞秒激光直写制备光纤布拉格光栅阵列的C+L波段掺铒光纤激光器,实现了波长可切换的单波长及双波长激光输出。采用飞秒激光透过聚酰亚胺光纤保护层在纤芯直写的方法,分别实现周期为538、542、547 nm的光纤布拉格光栅刻写,单个光栅栅区长度3 000 m。作为选频器件的光栅阵列反射波长分别为1 555.5、1 569.6、1 583.8 nm;选用长度为3 m的C波段和10 m的L波段掺铒光纤组合作为激光器增益介质,结合泵浦源、光纤布拉格光栅偏振控制器及宽带全反镜构成线形腔结构光纤激光器。实验结果表明:激光器工作阈值为35 mW,通过调节偏振控制器能够实现1 555.4、1 569、1 583.2 nm单波长激光可切换输出,激光3 dB线宽0.05 nm,边模抑制比大于35 dB;实验中分别对单波长激光的光谱稳定性进行了测试,10 min内最大功率波动小于0.98 dB;通过调节偏振控制器可分别实现1 569、1 583.2 nm以及1 555.4、1 569 nm双波长激光同时输出,在10 min监测时间内,输出激光功率变化分别小于1.14 dB和4.48 dB。     

高功率飞秒脉冲光纤激光系统

基础科学研究和超精细工业加工领域的发展迫切需要高重复频率、高功率的飞秒脉冲激光。采用啁啾脉冲放大技术,以掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,搭建了高平均功率飞秒脉冲光纤激光系统。系统包括被动锁模振荡器、脉冲展宽器、单模光纤预放大器、光子晶体光纤功率放大器和脉冲压缩器5部分。实验上获得了重复频率40 MHz、平均功率150 W、脉冲宽度273 fs的超短脉冲输出。整个系统置于3 m×1.5 m的光学平台上,通过模块化和集成化的改进,该系统体积有望大幅度减小,为科学研究和工业应用提供有力工具。     

双波长可切换飞秒锁模光纤激光器

报道了基于非线性偏振旋转技术的双波长可切换飞秒锁模光纤激光器.通过改变泵浦功率以及偏振控制器状态,激光器在波长1533.2 nm和1557.2 nm处可实现双波长锁模,两个波长的间隔为24 nm.在这两个波长之间还可实现可切换运作,对应的3 dB带宽分别为5.53 nm和4.69 nm,脉冲宽度分别为730 fs和89...     

Nondestructive thickness measurement system for multiple layers of paint based on femtosecond fiber laser technologies

Because optical fiber-based optical systems are generally robust against external interference, they can be used as reliable systems in industrial applications in various fields. This paper describes fiber lasers generating femtosecond pulses that use optical fibers as gain media and optical paths. Additionally, the nondestructive paint multilayer thickness measurement of automotive parts using terahertz waves generated and detected by femtosecond fiber laser systems was conducted.     

飞秒激光微孔加工发展综述

随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。     

飞秒激光加工最新进展

综述了飞秒激光进行材料加工的多种机理和理论;主要介绍了飞秒激光对玻璃、石英、金属、聚合物等各种材料加丁的最新研究进展状况及各方面的应用;飞秒激光加工是门新兴的学科,具有重要的应用前景。     

基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究北大核心CSCD

设计了一款基于飞秒激光直写的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纤传感器,实现了位移与外部应变双参数的测量,研究了该传感器的实现原理,并进行实验验证。首先用飞秒脉冲激光在标准单模光纤(single mode fiber,SMF)的纤芯的纵向上刻两道长度为48μm的线,两线间的距离为105μm,形成一个F-P谐振腔,将该结构的其中一端切平,与一个全反镜共同形成一个复合的干涉仪,从而构成位移传感器;再将切平的那一端打结,又可以进行应力的测量。实验结果表明,该结构在Dip1位置的位移灵敏度为-440.3 pm/μm,线性拟合系数为0.9903;该结构打结后,可以测得Dip2位置的应变灵敏度为1.2 pm/με,线性拟合系数为0.9924。传感器制作简单,成本低,结构微小,线性度良好,容易重复。该传感器在位移传感和应变传感领域中均具有一定的实用价值。     

飞秒激光加工红磷的实验研究

为了验证飞秒激光加工含能材料的安全性,本文 以红磷作为含能材料替代物,从理论和实验上说明飞 秒激光加工红磷“冷加工”和“热加工”的可控性。利用有限元软件分析了单脉冲飞秒激光 作用到红磷表 面后样品的径向和轴向温度分布,得到了红磷的热影响区域。通过实验结果验证了飞秒激光 加工红磷样品 时具有“冷加工”和“热加工”两个区域,分析了激光通量对“冷加工”和“热加工”的影 响,确定了加 工红磷样品的“冷加工”的激光通量范围,并计算得到了红磷样品的烧蚀阈值和脉冲累积因 子。     

基于飞秒激光成丝的太赫兹成像

太赫兹成像作为太赫兹应用的关键技术之一,在安检、无损检测等方面有着广阔的前景。本文采用飞秒激光成丝产生太赫兹波,对掩膜板扫描成像,实现了约100 μm成像分辨率(峰值频率0.51 THz);研究了等离子体丝不同截断位置对太赫兹波产生的影响;通过特征提取,对比了不同时域、频域特征分析下的成像结果。结果显示:积分能量成像方法可以实现最优的成像效果。     

飞秒激光制备光纤微孔传感器

为了实现高精度、低成本的液体折射率测量,采用飞秒激光水辅助微加工技术,制备出一种基于微孔结构的单模光纤液体折射率传感器.研究了传感器的传输损耗与孔内液体折射率及微孔长度的关系,利用射线理论分析了传感的机理,讨论了温度对传感器性能的影响.结果表明,该传感器在折射率1.333～1.413区间具有良好的线性响应,灵敏度达到157.48dB/RIU,且不易受温度串扰.该传感器具有结构紧凑、制备简单、高灵敏度、温度不敏感和低成本等优点,在生物化学测量领域中有着广泛的应用前景.     

基于光纤环镜的被动锁模飞秒脉冲光纤激光器

在当前的高速光通信系统中,光源的选择至关重要。文章分析了光纤环镜的非线性传输特性,论述了利用光纤环激光器锁模产生超短脉冲的原理。     

Analysis and research on the processing threshold of femtosecond laser

1.194 2×1014 W/m2. This work is helpful to further analyze the applications of fs laser processing. It provides guidance and reference for different kinds of fs laser processing methods.     

飞秒激光超声时域分析用于无损检测研究

为了进一步探究飞秒激光诱导超声波在无损检测领域中的应用,本文提出了一种基于飞秒激光的超声时域分析方法,实现了对物质的无损检测。该方法首先将飞秒激光聚焦到被测物体表面激发出超声脉冲,然后通过采集超声脉冲的时域信号来对被测物体的内部结构进行可视化无损检测。为了验证方法的有效性,我们进行了以下两个实验:首先,我们对水泥样品进行了扫描并分析得到了其中的孔洞的位置;此外,我们还对未知内部结构的金属镜筒进行了扫描,检测出了其中透镜组的位置。理论分析和实验结果均证明了实验方法的有效性,与传统的超声无损检测技术相比,基于飞秒激光的超声时域分析方法能够简单快速地实现无损检测,具有良好的应用前景。