用Bragg光纤测量气体浓度

基于气体的光谱吸收特性,本文提出了一种采用Bragg空芯光纤作为吸收池的新型光纤气体传感器.运用解析法和微扰分析法求解了Bragg空芯光纤中的相对灵敏系数.由于场分布主要集中在芯区,对气体损耗较为敏感,因此,这种光纤气体传感器具有灵敏度高、快速响应、结构简单的特点.耦合多个波长可实现对多种气体同时测量.     

基于修正简化模式法的熔融石英光栅分束器设计

对用于光栅优化设计初值估计的简化模式法(SMM)进行了修正。考虑介质光栅的反射对透射率的影响,从多层膜等效的角度结合模式理论,推导出介质光栅的透射效率公式,实现了对SMM的修正。计算结果表明,与SMM相比,修正后的方法与严格耦合波(RCWA)的计算偏差大大缩小,TE和TM波都小于2%。因此相对于只能提供设计参数优化初值的SMM,该方法可对光栅参数进行优化;与RCWA相比,该方法将透射光栅的衍射效率表达成模式的相位差偏移和光栅与空气导纳之差引起的反射,更直观地展示了光栅衍射的物理过程。基于此修正的简化模式法(MSMM),优化设计了一个双端口光栅分束器,该光栅在1020~1100nm波段,TE波和TM波的0级和-1级透射效率都在50%左右,具有较好的分束效果。     

用于下一代传感和光源的新型材料、光纤及器件

制造技术与复杂模型、设计工具的进步使微纳结构光学器件的实现成为可能。微纳结构光学器件可用于导光与光的相互作用,液态或气态新型光源和传感器件。IPAS致力于新型光学材料研究与开发,将玻璃工艺和光纤开发有机结合,重点研究微纳结构光纤,光纤表面功能处理和器件开发。介绍了IPAS的研究实力和近年的发展概况,其中包括中红外光学材料、纳米粒子嵌入玻璃材料、新型化学和生物传感器(适用于超低量样本及/或体内样本)、激光器件,以及用于光数据处理的新型高非线性光纤。     

基于InP材料的纳米光栅耦合器的耦合效率分析

设计了一种基于InP材料的纳米光栅耦合器,运用FDTD算法分析了周期长度、刻蚀深度以及占空比变化时该光栅耦合器的耦合效率。计算结果表明,周期长度为800nm,刻蚀深度为0.3μm,占空比接近0.5时,耦合效率可以达到13%。本文所设计的光栅耦合器对构建基于InP材料的谐振腔、激光器和陀螺结构具有一定的理论指导意义。     

Supercontinuum generation in a standard single-mode fiber by a Q-switched Tm,Ho:YVO4 laser

Broadband mid-infrared(IR) supercontinuum laser is generated in standard single-mode fiber-28 directly pumped by a 2054 nm nanosecond Q-switched Tm,Ho:YVO4 laser. The average output powers of 0.53 W in the ~1.95–2.5 μm spectral band and 0.65 W in the ~1.97–2.45 μm spectral band are achieved at pulse rate frequencies of 7 and 10 kHz, and the corresponding optic-to-optic conversion efficiencies are 34.6% and 42.4% by considering the coupling efficiency. The output spectra have extremely high flatness in the range 2060–2400 and 2060–2360 nm with negligible intensity variation(2%), respectively. The output pulse shape is not split, and pulse width is reduced from 29 to ~15.4 ns. The beam quality factor M2 is 1.06, measured using traveling knife-edge method, and the laser beam spot is also monitored by an IR vidicon camera.     

光纤化学传感技术研究近况

光纤化学传感器作为传感器的一个重要分支,结合了化学和光学的相关技术,将化学制膜、光纤技术以及化学分析中的分光光度法、拉曼光谱、荧光光谱、折射率检测等方法相融合,以其微型化,抗电磁干扰,传输信息量大,拥有自身参比等特点不断向前发展。简要综述了光纤化学传感技术研究近况和未来的发展趋势。重点对光纤pH化学传感器、光纤离子化学传感器和光纤气体化学传感器进行了介绍。简要分析了常见的敏感膜制备方法如化学键合法和溶胶凝胶(sol-gel)等方法。新型光纤——微结构光纤的出现为光纤化学传感器开辟了新的发展方向。由于其具有大的内表面积,结构设计灵活多样,光纤内部提供感应场所等特点,快速度成为光纤化学传感器的重要发展方向和研究热点。对微结构光纤衍生而来的新型光纤化学传感器进行了详细评述, 最后对光纤化学传感器的未来进行展望。     

一种大视场相位测量轮廓术系统标定方法

在进行大视场相位测量轮廓术系统参量标定时需要大的标定平面和精密移动台,由于携带不方便,不易进行现场标定。提出了一种用于相位测量轮廓术系统参量的高精度、现场标定方法,采用一块较小的平面标定靶在有效测量体积内不同位置多次摆放,以获取密集的数据点。先标定出摄像机的内参量和外参量,再指定一个全局参考平面和若干辅助参考平面,然后在图像平面上分区计算出每个位置标定靶上每点相对辅助参考平面的高度差和相位差,最后应用极大似然估计法估计出相位高度映射参量。实验中平面高度测量的标准偏差达到0.0433 mm。这种方法只需要较小的平面标定靶,标定过程方便、精度高,完全适合大视场三维测量相位测量轮廓术系统现场标定要求。     

连续级联喇曼光纤激光器耦合波方程的修正

从最基本的耦合波方程出发,考虑光波正反向传输的情况下,推导出了一个全面的、准确的关于连续级联喇曼光纤激光器的理论模型,描述了各级Stokes光波功率沿光纤长度的变化.指出了相关一些文献中存在的不足,并且给出了多级斯托克斯光波相互作用的有效作用面积的表达式.此模型有助于喇曼光纤激光器的设计.