电子辐照对掺铒单模光纤损耗特性的影响

本文介绍了掺铒(Er³⁺)单模光纤电子辐照特性,测量了辐照前后和退火后的光纤参数。发现在0.80-1.60μm范围内辐照引起的损耗很大,在0.80-1.20μm短波部分辐照损耗遵循L_UV=0.342exp[E/0.166];而1.20-1.60μm长波部分遵循L_IR=2.2·10⁴exp[-6.08E](E的单位为eV)。120℃退火60h可使长波辐照损耗减少,但0.80μm附近的损耗反而增加。最后讨论了辐照损耗的机理 关键词：     

325MHz超导腔输入耦合器镀铜层厚度的实验研究

通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10,20,30μm的耦合器外导体进行高功率测试,研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系,目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明,20μm铜层的耦合器具有较低的动态损耗。综合考虑静态损耗与动态损耗,则20μm铜层厚度为最优化的铜层厚度。     

新型低损耗塑料光纤结构优化的数值分析

分析了具有反共振反射的蜘蛛网包层塑料空芯光纤在1.3μm波段的损耗特性及其与结构参数的关系。将光纤包层等效为周期性多层膜,用渐近转移矩阵法进行数值模拟。为优化光纤结构参数,分析了包层层数N,高折射率层厚度d2和高、低折射率比值n2∶n1对损耗的影响。计算结果表明,随着N的增加,损耗首先快速下降最后达到一个固定值;模式损耗随d2的增加呈线形增大趋势,n2∶n1越大,反共振波长处的损耗越低。在此基础上,用模拟退火优化算法对空气层厚d1和纤芯半径rco进行了最优化求解。最后,用以上求得结构参数的优化组合即N=3,d2=2.648μm,n2∶n1=1.49∶1.0,d1=3μm和rco=100μm,计算得到最低损耗是0.449dB/km。     

2μm波段低损耗长周期光纤光栅设计与制作

采用二氧化碳激光逐点刻写技术对2μm波段长周期光纤光栅(LPFG)的传输特性进行了实验研究,探索了光栅周期、折射率调制深度、光栅周期数等光栅刻写参数对光纤光栅在2μm波段特征损耗峰的影响。仿真和实验结果均表明,2μm波段LPFG的谐振中心波长和谐振峰深度可分别通过光栅周期以及光栅长度来调谐,激光扫描次数以及折射率调制都将增加光纤内模式的耦合强度。此外还探究了2μm波段LPFG对于环境温度的敏感特性,通过设计实验测得该波段LPFG的温度灵敏性为74 pm/℃。该研究在2μm波段光纤激光器及其应用的核心器件方面有潜在的应用价值。     

超低损耗低非线性平坦色散光子晶体光纤优化设计

以二氧化硅为基材,优化设计了一种圆空气孔六角点阵光子晶体光纤,通过减小纤芯内层6个小空气孔以增加模场面积,降低非线性系数.采用时域有限差分法结合完美匹配层吸收边界条件,对该光纤色散、非线性、约束损耗和基模模场与光纤结构参数之间的关系进行了数值分析.结果表明,该光纤呈现一定的超低损耗低非线性色散平坦特性,其在最优结构参数下通信波长处的约束损耗小于10-7 dB·km~(-1),在波长1.55μm和1.31μm处约束损耗分别为2.93×10-8 dB·km~(-1)和7.33×10~(-1)0dB·km~(-1),且波长从1.05μm到1.65μm色散值大约为0±1.7ps·km~(-1)·nm~(-1),呈现双零色散点和较长波长范围的色散平坦特性.在低损耗通信波长1.55μm附近非线性系数约为4.88km~(-1) W~(-1).该光纤呈现的超低损耗低非线性平坦色散能力,可用于长距离大容量高速光通信系统.     

4.3μm低损耗硫系空芯光子带隙光纤结构设计及性能研究

运用平面波展开法分析As2S3、Ge20Se65Sb15和As2Se3硫系玻璃光纤在不同空气填充率下的带隙分布图,分析结果表明三种材料在空气填充率提高到0.75时,光子带隙与空气线均出现交汇模式,且带隙宽度大,纤芯空气孔中适宜进行激光传输.运用有限元法分析不同纤芯孔直径的Ge20Se65Sb15硫系玻璃空芯光子带隙光纤的基模限制损耗和有效模场面积,结果表明纤芯直径9.2μm时限制损耗最低,模场面积较小.通过优化光纤的结构参量,适合于4.3μm波长处高功率中红外激光传输的空芯光子带隙光纤,其限制损耗为0.00472dB/m,有效模场面积为58.046μm2.     

超低损耗硫系光纤制备与中红外激光传输性能

硫系玻璃作为一种优秀的红外材料,具有透过范围广、物化性能稳定、易于成纤等特点,是制备红外传能光纤的理想材料之一。从硫系玻璃吸收损耗抑制和散射损耗抑制两方面入手,采用气（氯气）/气（玻璃蒸汽）、固（铝）/液（玻璃熔液）化学反应除杂方式降低光纤吸收损耗,建立了三维激光显微成像系统,检测玻璃及光纤内部的微米和亚微米量级的缺陷,优化制备工艺降低光纤散射损耗,制备出损耗为0.087 dB/m(@4.778μm)的硫系玻璃光纤。分别利用光纤激光器（波长为2.0μm）和双波长输出的光学参量振荡器（OPO）激光器（波长为3.8μm和4.7μm）进行激光传能实验,在单模光纤和多模光纤中分别实现了6.10 W(@2.0μm)和6.12 W(@3.8μm和4.7μm)激光传输。     

椭圆空气孔矩形结构光子晶体光纤的高双折射及限制损耗分析

提出了以包层为椭圆空气孔的矩形结构光子晶体光纤,采用有限元法分析了光子晶体光纤的双折射和损耗特性.研究表明:当光子晶体光纤中心缺失两个空气孔,即Λx=1.0μm,Λy=2.0μm时,在1.55μm处双折射可以达到1.98×10-2;在芯区引入小的椭圆空气孔时,双折射与引入椭圆空气孔的大小、长短轴的比例和空气孔的位置有关;芯区引入空气孔后,使光模场发生了形变,同时减少了向包层的泄漏,其损耗相比未引入空气孔小;增加包层的层数,发现包层层数对光纤双折射和损耗几乎没有影响,当包层层数N4时,损耗小于10-3量级.     

基于微弯效应的长周期光纤光栅的研究

用两个周期为600μm,齿宽为200μm的周期性刻槽板彼此错开从上下两面对单模光纤施压,在光纤中形成了微弯式长周期光纤光栅。由于齿宽小于二分之一周期,可产生更深的光纤微弯调制,获得更大的交流交叉耦合系数。通过测量两个光栅长度分别为6 cm和12 cm的微弯式长周期光纤光栅在不同压力下的透射谱,研究了峰值损耗、附加损耗、损耗谱半峰全宽与压力和光栅长度的关系。对于长12 cm的微弯式长周期光纤光栅,在第一饱和压力点峰值损耗达到19.2 dB,损耗谱半峰全宽(FWHM)为20 nm,附加损耗只有0.26 dB;经过三次过耦合得到34 dB的峰值损耗。然后用理论结合实验数据分析发现当光纤所受压力小于饱和压力时,光纤光栅交流交叉耦合系数与压力成正比。     

基于挤压技术的Ge-Te-Se低损耗芯-包结构光纤的制备及其性能

采用化学和物理提纯法制备出透光性较好的高纯度Ge20Te20Se60和Ge20Se80玻璃,分别作为光纤纤芯和包层玻璃基质.利用硫系玻璃的流变特性和黏度对温度的依赖性,用平直模具挤压法制备了完整芯包结构、低结构缺陷、椭圆度较好的光纤.研究表明:对玻璃进行相应提纯后,光纤损耗明显降低,平均损耗为8.5dB/m;在4.25μm处光纤损耗达到最低,为6.8dB/m.平直模具挤压法克服了Te玻璃易析晶的困难,所得到的Te基硫系玻璃光纤芯包层界面清晰、均匀度较好、损耗值较低、满足红外光在理想结构光纤中传输和传感的需求,在中远红外光学领域有一定的潜在应用价值.     

氢气氛区熔硅单晶热处理缺陷形成机理

本文用X射线衍射形貌法、红外吸收光谱法和金相腐蚀坑法,探讨了氢气氛区熔硅单晶热处理缺陷的形成机理。在生长态晶体中存在着三种Si-H键,对应的红外吸收峰波长分别为4.55微米、4.75微米和5.13微米。随着加热过程的进行,Si—H键逐渐分解而消失。5.13微米吸收峰的消失温度是450℃,4.55微米吸收峰的消失温度是600℃,4.75微米吸收峰的消失温度是700℃。晶体中的热处理缺陷是由于氢沉淀造成的,沉淀过程首先是Si—H键分解,然后是氢的扩散和聚集。沉淀过程的激活能是2.4电子伏特(56000卡/克分 关键词：     

1.66μm和1.55μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比

通过理论分析,在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上,比较了1.66 μm和1.55 μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明,由于各光学器件在1.5 μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加,采用1.66μm光源的光纤拉曼温度传感器,最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下,测量时间可以降低约3/4.     

Losses of optical multimode strip-waveguides made by thick film technology

Loss measurements on straight and curved multimode strip-waveguides made from photosensitive sheets by a photolithographic process are reported. The cross section of the waveguides vary from 20 μm × 50 μm to 100 μm × 100 μm. The loss is detected by measuring the light scattered out of the waveguide. Waveguides fabricated by a modified technology are compared to conventional ones at wavelengths of 0.633 μm and 0.83 μm. Using the modified technology losses of 2 dB/cm at λ = 0.83 μm have been measured for both straight and curved (radius 30 mm) guides.     

后处理工艺对钛基纳米金刚石涂层场发射特性的影响

采用胶带粘贴、金相砂纸摩擦、射频氢等离子体工艺对钛基纳米金刚石涂层进行了处理,分析了它们对样品的微观表征、场发射性能、发光效果的影响。首先通过电泳法将金刚石粉末移植到金属钛片上,然后经过真空热处理、表面后处理工艺形成了场发射阴极涂层,最后对样品进行了微观表征、场发射特性与发光测试。结果表明,胶带处理在场强达到10 V/μm时,场发射电流密度从50μA/cm~2增j加到72μA/cm~2;金相砂纸处理在10 V/μm场强下的场发射电流由48μA/cm~2提高到82μA/cm~2;适当的氢等离子体处理有助于降低表面功函数,使得金刚石表面的悬键被氢原子饱和,在其表面形成C—H键,进一步降低了电子亲和势,从而提高了样品的场发射性能和发光均匀性。     

硅单晶中硅氢键的存在及其影响

通过红外吸收光谱的测定,证实了氢气氛浮区硅单晶中存在硅氢键,三个特征吸收峰在4.51,4.68和5.13μm波长处。根据有关的理论计算报道分析,认为氢原子在硅晶格中处于几种间隙位置。研究表明这种在晶体生长中形成的硅氢键对晶体完整性隐含着影响,并发现硅单晶中氢致缺陷的形成与硅氢键在高温下的断裂有密切关系。 关键词：     

Efficient 1.3-μm electroluminescence from high concentration boron-diffused silicon p+-n junctions Invited Paper

Electroluminescence peaking at 1.3 μm is observed from high concentration boron-diffused silicon p+-n junctions. This emission is efficient at low temperature with a quantum efficiency 40 times higher than that of the band-to-band emission around 1.1μm, but disappears at room temperature. The 1.3-μm band possibly originates from the dislocation networks lying near the junction region, which are introduced by high concentration boron diffusion.     

高掺镁铌酸钾晶体的主折射率及其温度系数的测量

本文报道掺5mol%MgO的铌酸锂(liNbO_3)晶体的主折射率n_o、n_o及其温度系数.用自准直法在0.5398μm、0.6328μm、1.0795μm和1.3414μm波长上,并在20℃～160℃温度范周内,测量了该晶体的主折射率,并获得在这些波长上的折射率温度系数.修正的Sellmeier方程的常数也在20℃～160℃温度内推算出.用此结果计算室温的二次谐波I类临界相位匹配角与实验值符合得很好,又计算二次谐波的非临界相位匹配温度,其结果也与实验值较符合.     

Fluorescence-based temperature sensing using erbium-doped optical fibers with 1.48 μm pumping

Temperature sensing using 1.54 μm fluorescence at the transition between the energy levels⁴I_15/2 (ground state) and⁴I_13/2 generated in an erbium-doped fiber with 1.48 μm pumping is proposed. The fluorescence has a peculiar spectral profile that possesses two peaks around 1.530 μm and 1.552 μm wavelengths. The temperature-dependent fluorescence is investigated in the temperature range between -50°C and 90°C. The power ratio between the two peaks increases with an increase in temperature. The sensitivity of the ratio is 0.007/°C on average in the measured temperature range. The total fluorescence power and the absorption loss at λ = 1480 nm in the fiber decrease as the temperature increases. Optical fiber temperature sensing immune from the fluctuation in pumping power can be performed using the peak power ratio and/or the absorption loss.     

在LPE生长中降温和恒温对InAsPSb外延层组分分布的影响

采用LPE技术,生长出InAsPSb外延层,研究了降温、恒温两种方法对外延层组分分布的影响。结果表明,用恒温方法生长时,外延层中P、Sb组分分布较为均匀,在脉冲电流激发下,得到了3.09μm激光输出。     

Effect of water on the α-β phase transition in a surface quartz layer

The temperature dependence of the α-phase concentration in surface layers and in the bulk of quartz plates cut out at a distance of ～2 mm from the natural growth surface of druses extracted at the Dodo deposit in the Polar Urals has been studied using infrared and Raman spectroscopy. It has been found that, in the bulk of the sample, the temperature dependence behaves as expected for a first-order phase transition; more specifically, below 800 K, it remains unchanged and, at high temperatures, approaches zero. In surface layers with thicknesses of ～0.15 and ～0.8 μm, the α-phase concentration decreases monotonically by approximately 10% with an increase in the temperature to 780 K. The temperature dependence of the α-phase concentration in the layer at a depth of ～6 μm passes through two minima, namely, at ～370 and ～570 K, at which the concentration of this phase decreases by about one half. This is accompanied by an increase in the concentration of the β-phase. The revealed behavior of the α-phase concentration with an increase in the temperature has been assigned to the influence of water on crystal lattice distortions near growth dislocations. At 370 K, free water evaporates from grain boundaries, and at 570 K, the water bound by hydrogen bonds to the SiOH groups. The evaporation of water affects stresses at grain boundaries, and it is this factor that brings about a change of the α-phase concentration. It has been demonstrated that tensile stresses generated with increasing temperature in a near-surface quartz layer to ～0.8 μm thick can reach ～170 MPa. The stresses create microcracks, which culminate in destruction of the sample. The generation of the tensile stresses is explained by an increase in the volume of the microcrystal layer located at a depth from ～1 to ～8 μm from its surface as a result of the increase in the β-phase concentration in it.