分布式光纤温度传感中喇曼散射的理论研究

光纤中喇曼散射理论的研究是分布式光纤温度传感重要的理论基础。文中首先介绍了喇曼散射，然后对传感光纤中的喇曼散射进行了全面的理论分析，这些分析为分布式光纤温度传感器的设计提供了有益参考。     

基于光子晶体光纤的光学传感

光子晶体光纤(PCFs)的应用在很多方面改善了传统光纤传感器的性能.基于 PCFs的光纤传感器对应力和液体折射率具有较高的传感精度以及更好的温度特性,并且可以灵活引入各种耦合结构单元组成干涉仪,介绍了基于光纤布拉格光栅(FBG)、长周期光栅(LPG)和干涉仪的PCFs传感器的基本构造、工作原理和最新的研究进展.     

级联复合腔对光纤激光模式的抑制影响

提出了一种复合腔结构的稳定单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,其复合腔结构由主环形有源腔和两个次级无源腔组成。在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模,用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声,用光纤光栅作为波长选择器件,最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。在整个波长调节范围内边模抑制比大于50dB,当泵浦功率为80mW时,掺铒光纤激光器输出功率为20.51mW,激光器的输出很稳定,在25min的观察时间内,输出功率的变化小于0.02%,实现了稳定的激光功率输出。     

Nano-Structured Ridged Micro-Filaments (≥100 µm Diameter) Produced Using a Single Step Strategy for Improved Bone Cell Adhesion and Proliferation in Textile Scaffolds

Textile scaffolds that are either 2D or 3D with tunable shapes and pore sizes can be made through textile processing (weaving, knitting, braiding, nonwovens) using microfilaments. However, these filaments lack nano-topographical features to improve bone cell adhesion and proliferation. Moreover, the diameter of such filaments should be higher than that used for classical textiles (10–30 µm) to enable adhesion and the efficient spreading of the osteoblast cell (>30 µm diameter). We report, for the first time, the fabrication of biodegradable nanostructured cylindrical PLLA (poly-L-Lactic acid) microfilaments of diameters 100 µm and 230 µm, using a single step melt-spinning process for straightforward integration of nano-scale ridge-like structures oriented in the fiber length direction. Appropriate drawing speed and temperature used during the filament spinning allowed for the creation of instabilities giving rise to nanofibrillar ridges, as observed by AFM (Atomic Force Microscopy). These micro-filaments were hydrophobic, and had reduced crystallinity and mechanical strength, but could still be processed into 2D/3D textile scaffolds of various shapes. Biological tests carried out on the woven scaffolds made from these nano-structured micro filaments showed excellent human bone cell MG 63 adhesion and proliferation, better than on smooth 30 µm- diameter fibers. Elongated filopodia of the osteoblast, intimately anchored to the nano-structured filaments, was observed. The filaments also induced in vitro osteogenic expression, as shown by the expression of osteocalcin and bone sialoprotein after 21 days of culture. This work deals with the fabrication of a new generation of nano-structured micro-filament for use as scaffolds of different shapes suited for bone cell engineering.     

正常色散光纤消啁啾的孤子传输实验

利用正常色散光纤消啁啾成功地进行了１Ｇｂｉｔ／ｓ，２３ｋｍ的光孤子传输，观察到了一阶和高阶孤子传输现象。在对光脉冲消啁啾过程中发现了一个新的现象：适当长度的正常色散光纤消啁啾不仅能够压窄负啁啾的脉宽，而且能够压窄频谱。     

多模石英光纤SBS相位共轭实验研究

采用芯径为100μm、长2m的无掺杂多模阶跃石英光纤,在1.06μm波段,研究了不同焦距下,光纤与耦合透镜间的距离以及泵浦能量对反射率和波形的影响。在不同的入射能量下,得到最大反射率为68.95%,脉宽压缩到入射光脉宽的1/3～1/2。     

光纤激光传感技术及其应用

超高灵敏度的信号探测在石油勘探、地震预报和安全监测等领域都具有重要的应用价值.近年来出现了一种以分布反馈(DFB)光纤激光器为传感元件的新一代光纤传感器,它具有尺寸小、输出激光信号极窄的光谱线宽和极低的噪声等优势,与高分辨率波长解调技术结合可以达到极高的探测灵敏度.介绍了在光纤激光传感技术及其应用技术方面的研究进展,包括线宽仅为3 kHz、尺寸仅为3.6 cm的窄线宽低噪声DFB光纤激光器的研制及其测试,波长分辨率达3.5×10~(-7) pm/Hz~(1/2)的超高分辨率波长解调系统,基于密集波分复用的光纤激光传感网络,以及相关技术在水声和地震波探测中的应用研究.     

金属基底增敏的干涉型高温光纤传感器

为了实现对井下潜油电泵机组温度的实时监测,设计了一种由粗锥型单模--多模--单模(Coarse Cone Singlemode-Multimode-Singlemode, CCSMS)构成的马赫--曾德尔干涉(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)型高温光纤传感器。该结构采用直接熔接的方法将单模光纤与多模光纤相熔接;接着通过调整熔接机的熔接参数,在单模光纤上制作出粗锥结构;最后将制备的结构嵌入铜基板的U型槽中,实现传感器的增敏封装。对封装后的传感器的温度响应特性进行了测试。实验结果表明,在40～250℃的温度范围内,该传感器实现了灵敏度为124.9 pm/℃的温度传感。对其稳定性和重复性进行了测试。结果表明,传感器的稳定性最大误差约为0.44%,重复性最大误差约为2.29 pm/℃。该传感器具有灵敏度高、重复性和稳定性好的特点,有望用于油气井下潜油电泵机组的温度监测。     

激射波长和泵浦波长对掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的影响

为探讨激射波长和泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响,数值模拟了泵浦波长为975nm和915nm,激射波长在1050nm至1120nm范围变化时,掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性.结果表明,当泵浦波长为975nm,激射波长在1088nm左右,以及泵浦波长为915nm时,激射波长在1080nm左右时,双向泵浦和反向泵浦的掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最大值.与915nm的泵浦源相比,利用975nm泵浦可使泵浦阈值功率降低以及获得更高的激光翰出功率.泵浦波长为975nm和915nm时,激射波长在1090nm附近,阈值功率达到最低值.所得的结果对激光器的优化设计具有重要意义.     

光纤耦合数码系统传像特性

建立了光纤传像元件与光电阵列器件的匹配耦合模型,引入变动因子反映像素光纤排列的不确定性,进行了光纤耦合传像特性的仿真研究.针对9×9 μm2光敏元的阵列器件,分析了光纤传像元件结构参数变化对系统分辨率的影响,在光纤直径约为光敏元尺寸1/3时获得了相对经济合理的匹配结构,表明光纤耦合数码系统设计时必须考虑优化匹配问题.仿真结果还解释了系统的图像输出存在条纹和局部结构背景的原因,给出了相应的数值分析方法.