Fiber torsion sensor demodulated by a high-birefringence fiber Bragg grating

A new high-birefringence (Hi-Bi) fiber torsion sensor demodulated by a Hi-Bi fiber Bragg grating (FBG) is proposed in this study. The twisted Hi-Bi fiber sensor characteristics are analyzed using the Jones matrix. The intensity ratio from two reflected Bragg wavelengths is associated with the twist angle of the measured Hi-Bi fiber. It is found that the twist angle resolution is estimated at around 0.3° under ±0.1 dB readout from an optical spectrum analyzer if the polarization state of the light source is stable. The advantages of this new torsion sensor are: (1) insensitivity to intensity variations from the light source, (2) insensitivity to the torsion gauge length, and (3) absolute measurement in the twist angle. However, the polarization state of light in the proposed method needs to be controlled, and any birefringence change in the twisted Hi-Bi fiber needs to be prevented.     

监测点波长对高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度的影响

研究了高双折射光纤环镜监测点波长对轴向应变灵敏度的影响. 经理论推导得出高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式. 结果表明: 当高双折射光纤材料选定后, 灵敏度随着监测点波长的增大而增大; 当监测点选定后, 监测点的灵敏度为常数, 波长变化与应变成线性关系. 实验选取不同波长的波峰进行应变灵敏度监测, 对各监测点进行数据拟合, 实验结果与理论分析一致. 研究结果对提高高双折射光纤环镜应变、温度等灵敏度具有指导意义. 关键词： 波长 灵敏度 监测点 高双折射光纤环镜     

通过外加应变于高双折射环镜实现掺铒光纤激光器的输出功率控制

本文提出一种基于外加应力于高双折射环镜的输出功率可调控的掺铒光纤激光器新颖结构。通过将高双折射光纤环镜中的部分双折射光纤粘贴于一个等强度梁的中性面上，在梁尾端作用不同的应力，由于双折射光纤的长度和双折射的改变可使环镜的反射率从0.8%变化到100%。以该环镜作为线形腔光纤激光器的输出腔镜，实现了动态范围达33dB的输出功率可调控的掺铒光纤激光器。该激光器不仅具有结构简单、成本低廉的优点，而且利用该机理可以很容易的找出最优腔镜反射率，从而使线形腔光纤激光器的输出性能实现最优化。     

压缩六角点阵椭圆孔光子晶体光纤的低色散高双折射效应

设计了一种新型结构低色散高双折射光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向排布压缩六角点阵椭圆空气孔.采用全矢量平面波法,对其色散和双折射特性进行了数值模拟.研究发现,通过改变光纤结构参数,即改变六角点阵压缩比ξ、相对孔间隔f和空气孔椭圆率η,可以调节该光纤低色散高双折射工作波长.若调整光纤结构参数ξ=048, f=035, η=055, x方向孔间隔Λ_x=12　μm时,该光纤呈现低色散高双折射效应,在1360—167 关键词： 导波与光纤光学 全矢量平面波法 低色散高双折射 六角点阵压缩比     

新型矩形点阵光子晶体光纤的高双折射负色散效应

设计了一种新型矩形点阵光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向在普通矩形点阵光子晶体光纤中每两列之间隔一行插入一列空气孔而形成正方形网孔结构.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配边界条件,对该光纤的色散、双折射和约束损耗进行了数值模拟.结果发现,该光纤具有高双折射负色散效应和较强的模约束能力,约束损耗小于10-2dB·m-1,通过改变光纤结构参数(即空气孔间隔Λ和相对孔间隔d/Λ),可以调节该光纤高双折射负色散工作波长.若调整光纤结构参数Λ=2.0μm,d/Λ=0.4,该光纤在C波段(1.53—1.565μm)呈现负色散并具有负色散斜率,双折射高达10-2,非线性系数接近55km-1W-1.该光纤将在保偏光通信、色散补偿以及基于四波混频的波长转换器设计等方面具有重要的应用.     

高阶色散对高双折射光纤增益谱的影响

根据参量放大和拉曼效应共同作用下的耦合波方程,在考虑高阶色散情况下,当输入泵浦波偏振方向同双折射轴成45时,通过引入拉曼增益的洛伦兹模型,研究了高双折射光纤中,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱随相关参量的变化关系。结果表明:高双折射光纤中,在不同色散区,不同的输入参量（输入功率、群速度失配等）条件下,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱受到高阶色散的影响,增益谱的结构、强度和谱宽产生了变化, 高阶色散对增益谱的影响不可忽略;可以利用增益谱在大群速度失配区域远离中心频率偏移的性质,提取T频率脉冲。     

Broadband tunable optical amplification based on modulation instability characteristic of high-birefringence photonic crystal fibers

A novel high-birefringence photonic crystal fiber (HB-PCF) with two zero-dispersion wavelengths (ZDWs) is designed, and an extraordinarily high modal birefringence of 1.56×10-2 is obtained at pump wavelength λp=1850nm. With the designed HB-PCF, the effect of the pump parameters on the modulation instability (MI) in the anomalous dispersion region close to the second ZDWs of the HB-PCF is comprehensively studied in this work. A broadband and tunable optical amplification is achieved by controlling the pump power and the pump wavelength based on the combined operation of Raman effect and cross phase modulation. By optimizing the pump parameters, the amplification bandwidth along the fiber slow axis reaches 152 nm for the pump power Pp=280W and the pump wavelength λp=1675nm, while the gain bandwidth along the fiber fast axis is 165 nm for the pump power Pp=600W and the pump wavelength λp=1818nm.     

基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱的快速元素成像

微量元素在生物体内含量很低,但发挥着重要的作用。因此,生物体内微量元素原位成像具有重要的意义。本文建立了基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱（LA-ICP-TOFMS）的快速生物元素成像方法,采用点扫描模式,得到了尾静脉注射银纳米颗粒的小鼠肾脏切片中19种元素成像图,成像分辨率为20 μm,成像速度为每秒40个像素点,与常规LA-ICP-MS成像速度相比提高了约10倍。成像结果表明,不同元素在小鼠肾脏各分区中具有不同的分布模式。建立的LA-ICP-TOFMS成像方法为原位研究生物体内元素提供了直观可靠的手段,有望在生物医学研究中得到更广泛的应用。     

High energy and long pulse generation with high-birefringence photonic crystal fibre and laser-diode pumped regenerative amplifier

We report on the generation of a high energy and long pulse for pumping optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) by a high-birefringence photonic crystal fibre (HB-PCF) and a laser-diode-pumped regenerative chirped pulse amplifier. Using the femtosecond pump pulse centred at 815~nm, a 1064~nm soliton pulse is produced in the HB-PCF. After injecting it into an Nd:YAG regenerative amplifier with the glass etalons, a narrow-band amplified pulse with an energy of $\sim $4~mJ and a duration of 235 ps is achieved at a repetition rate of 10~Hz, which is suitable for being used as a pump source in the 800~nm OPCPA system.     

基于高双折射光纤布拉格光栅的自动增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益,提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构:即采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和1549.83 nm,波长间隔为0.53 nm。通过调整偏振控制器,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530~1570 nm),当输入功率在-40~-15 dBm的动态范围内,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为22.22 dB和8.69 dB,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB和1.51 dB。系统性能测试表明:双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。