方形自聚焦透镜的研制及光学特性测试

介绍方形自聚焦透镜的研制过程。即方形玻璃丝的加工、离子交换及成品的精密加工过程。采用聚焦成像和雅明干涉等方法对其光学特件进行测试,得出了方形白聚焦透镜的特性,即中心部分畸变较小,成像性能好;四个棱角内的球差较大,像质较差;折射率分布不具有旋转对称性,而是与方向和半径有关。     

自聚焦平面微透镜的折射率分布及其成象性质

本文通过对自聚焦平面微透镜折射率分布的实际测量和数学拟合,得到了一个简洁的折射率分布表达式。接着从基本的光线方程出发进行了光线追迹,推导出了描述自聚焦平面微透镜近轴成象特性的公式。文中还对数值孔径和表面凸起效应进行了有益的讨论。     

自聚焦透镜在传感应用中的研究进展

分析了自聚焦透镜的性能,并就自聚焦透镜在耦合系统,准直系统,成像系统,窥镜系统,测量系统和干涉系统等应用研究,最新动态及存在的问题进行了探讨,指出了自聚焦透镜上于自身的特点而将在光通讯技术,生命科学,测量科学和材料科学等领域中成为研究的热点和得到广泛的应用。     

塑料光纤预制棒折射率分布的测量

针对界面凝胶法制作的梯度折射率塑料光纤预制棒，提出了一种利用预制棒成像测量其折射率分布的方法，它是一种非破坏性测量。实验结果表明这种测量方法简单有效。     

高斯光束通过非线性抛物形梯度折射率棒透镜的变换

本文导出了高斯光束通过非线性抛物形梯度折射率棒透镜的变换公式。结果表明,它的变换特性依赖于光功率、入射光束的束腰、物距以及透镜参数。     

自聚焦透镜的离子交换工艺的进一步研究

本文分折了扩散系数D不为常数时自聚焦透镜的离子浓度和折射率分布在离子交换过程中的变化规律。引入新的参数T~*,计算了分阶段离子交换法所能获得的最佳分布。最后提出了在离子交换中对T~*控制的新方法,以保证制作自聚焦透镜最佳工艺条件的实现。     

梯度折射率纤维透镜新的成象公式

利用高斯光束传播理论以及ABCD定律,导出了梯度折射率纤维透镜新的成象公式。     

非线性锥形梯度折射率透镜的光学特征

本文对非线性锥形梯度折射率透镜进行了分析,根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了高斯光束通过这种透镜光斑尺寸及其位置的公式。讨论了几种特殊的情况,得到了一些重要的结果。     

光通信用自聚焦透镜耦合损耗的研究

针对单模光纤与自聚焦透镜（GRIN）的耦合,基于光学矩阵和高斯光学耦合损耗的理论,建立了计算耦合损耗的数学模型。利用这一模型分析了单模光纤与GRIN耦合时透镜的长度、离轴偏差及角度偏差等因素对耦合损耗的影响,得到了相应的规律性曲线。这对于自聚焦透镜系统成像理论的进一步研究和光纤通信耦合设计具有重要的意义。     

用液芯变焦柱透镜精确测量液体折射率

加工制作了一种液芯变焦柱透镜,并利用这种柱透镜精确测量液体的折射率。在空心的柱透镜内注入待测液体,通过测量液芯透镜的焦距,根据焦距和折射率之间的关系,计算出液芯介质的折射率。此方法有效地提高了折射率测量的灵敏度,减小了测量系统的景深。选取20×显微物镜可实现液体折射率在1.3～1.642范围内的精确测量,单次测量误差小于0.0002。对透镜折射率灵敏度曲线以及测量系统景深曲线的分析表明,增加折射率灵敏度和测量系统的有效数值孔径,可以进一步提高测量的准确度。     

基于长周期光纤光栅的折射率传感器

长周期光纤光栅具有制作成本低、无背向反射、结构紧凑等优点,且对外界折射率变化有较高的敏感性,特别适用于折射率传感．简要概括了长周期光纤光栅折射率传感的基本原理,介绍了基于长周期光纤光栅的折射率传感器的研究进展,目前的研究重点集中在克服温度交叉干扰、提高传感精度以及拓宽传感范围的方面,比较了各种方案的优缺点．     

非线性变折射率纤维透镜理论

本文对非线性变折射率纤维透镜进行了分析,利用高斯光束在非线性变折射率纤维中传播的稳态自聚焦理论以及在线性介质中传播的ABCD定律,导出了计算这种透镜的焦距及束腰半径的解析表达式。     

基于等厚干涉原理的液体折射率测量方法

将空气劈尖的等厚干涉原理与CCD图像处理技术相结合,提出了一种对透明液体折射率进行自动测量的新方法.利用一元线性回归方法对CCD的像元序号与所接收到的干涉条纹光强极大值序号之间的线性关系进行拟合,进而由拟合系数与待测液体折射率之间的关系计算出液体的折射率.为了在测量中获得理想的干涉条纹图,对影响干涉条纹图像质量的主要因素进行了详细分析,并给出了具体的背景光消除方法.实验以水为测量对象,测量结果表明,新的测量方法是可行的,测量结果的相对误差为0.09%,另外,新的背景光消除方法,对其他光学实验中如何获得清晰的干涉条纹,也具有一定的参考价值.     

高灵敏度多模干涉-异质无芯光纤折射率传感器

基于多模干涉理论和自映像效应,设计了一种高灵敏度多模干涉-异质无芯(SNS)光纤折射率传感器。利用纤芯失配在包层激发的高阶模与无芯光纤中产生的基模耦合产生多模干涉来实现其对折射率的传感测量。应用波束传播法(BPM)数值模拟了传感器在不同折射率条件下光的透射谱,讨论了无芯光纤的长度及外部环境折射率等参数对传感器性能的影响。通过无芯光纤SNS结构传感器的样品制备,测试了多组不同浓度蔗糖溶液下的透射谱,实验结果与数值模拟结果一致。结果表明:在折射率1.330~1.419范围内,透射谷的波长灵敏度达到189nm/RIU,透射率灵敏度达到-40%/RIU。     

长周期光纤光栅折射率敏感特性研究

从理论上分析了长周期光纤光栅折射率敏感的物理机制。并对其折射率敏持性进行了实验研究,实验测量与理论分析结果基本一致,折射率测量的最高分辨率可达９．１５＊１０＾－５;当周围介质折射率发生的变化时,ＬＰＧ的透射波形基本不变,采用具有不同折射率的介质封装光栅,可望实现对ＬＰＧ共振波长的大范围调谐。     

基于纺锤型空气腔的光纤马赫-曾德尔折射率传感器

设计了一种基于光纤纺锤型空气腔的三明治结构全光纤马赫-曾德尔折射率传感器。纺锤型空气腔是通过普通单模光纤和光子晶体光纤熔接后再拉锥形成的。锥区的纺锤型空气腔和包层分别作为参考臂和传感臂,从而形成马赫-曾德尔干涉。基于FDTD Solutions和COMSOL仿真软件分别对传感器的干涉条纹及锥区电场分布进行了仿真,得到了折射率传感器干涉条纹波谷波长和有效折射率与环境折射率的关系。当环境折射率为1.36~1.37和1.37~1.38时,灵敏度分别为1 377.6和1 436nm/RIU。此传感器具有极短的干涉臂,能够降低损耗,且具有较高的折射率灵敏度。     

基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器

基于多模干涉效应的单模-多模-单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度,而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足,提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器,由单模光纤-色散补偿光纤-单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成,长度不超过100mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试,实验结果显示在测量折射率为1.33～1.39的折射率液时,特征波长与折射率呈线性关系,灵敏度为232.8nm,级联的FBG具有良好的温度校准功能。     

有机聚合物材料折射率色散的研究

用Ｖ－棱镜折射率仪通过对３－（１,１－二氰基噻吩）－１－苯－４,５－二羟基Ｈ－噻唑（ＤＣＮＰ）与聚醚醚酮（ＰＥＫ－ｃ）组成的主客掺杂聚合物溶液的折射率的测量,在利用了Ｌｏｒｅｎｚ－Ｌｏｒｅｎｔｚ局域场的情况下,计算出了聚合物体系的折射率。由Ｓｅｌｌｍｅｙｅｒ色散方程对所测聚合物体系折射率的模拟,得到了聚合物体系折射率的色散曲线。聚合物的折射率的测量精度约为０．７％,而且聚合物与溶剂的折射率大的差值