渐变折射率光纤自聚焦性的数学推导

对渐变光纤的自聚焦性进行了详细的分析和数学推导,尤其针对抛物线型折射率分布和双曲正割型折射率分布的渐变光纤从子午射线的轨迹方程,以及子午射线的渡越时间两个方面进行了全面论证,从而证实了双曲正割型折射率分布对子午光线而言是一种最佳的折射率分布,避免了模色散.     

渐变折射率波导中的等效折射率分析

渐变折射率波导的表面折射率对确定波导的折射率分布起着关键的作用,而用传统的m-线方法又不能确定。本文利用分析转移矩阵方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导的等效折射率的实验方法。分析结果表明,利用这种方法得到的等效折射率近似等于波导的表面折射率。     

梯度折射率球透镜的研制

根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数,熔制了含Li 硅酸盐玻璃及采用槽沉法和Na /Li 离子交换法制备直径为0.3~3.0mm的梯度折射率球透镜,通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,研究结果表明:直径为1.6mm的梯度折射率球透镜折射率差为0.002,其折射率分布曲线与双曲正割曲线接近。     

梯度型聚合物光纤预制棒折射率分布的间接测试

利用紫外光对溴苯（BB）的吸收作用，采用紫外吸收光谱法对PMMA－BB梯度型聚合物光纤预制棒的折射率分布进行了间接测试，详细介绍了这种紫外有机光谱法的测试原理及方法，测试结果表明，所制备的预制棒的折射率分布是呈抛物线分布，但在最佳理论分布有着一定的偏差，与Lorentz-Lorenz模拟方程的结果相对接近。同其他复杂的测试方法相比，紫外光谱法所需仪器普通，测试简便，不失为实验室中较为简单易行的一种预制棒折射率分布测试方法。     

渐变折射率光纤中混沌现象的研究

目的 研究在折射率存在随机起伏的情况下，渐变折射率光纤中光线传播的混沌行为。方法 运用非线性动力学方法，借助于相平面图、Poincaē截面等混沌动力学工具，对光线传播的行为进行考查。结果 由于随机扰动的存在，光线的行为由规则走向了混沌，并且混沌特性随着扰动强度的增加而增强。结论 混沌现象导致了渐变折射率光纤中光线传播的不规则性，从而影响了光纤的自聚焦性能，增大了光纤的色散，降低了光纤的使用性能。     

任意折射率分布光纤弯曲损耗理论模型的改进

对传统的任意折射率分布光纤的弯曲损耗理论模型进行了修正,着重考虑了应力对折射率的影响.通过对LP0.1模的数值计算,验证了该修正结果的正确性.利用改进后的理论对两种典型折射率分布光纤的弯曲损耗随弯曲半径的变化规律进行了分析.结果表明:改进后的理论模型的计算值与理论值吻合得更好,特别是在弯曲半径较小时优势更明显.该研究结果为分析任意折射率分布光纤在强弯曲状态下的导光特性提供了一定的参考依据.     

聚合物波导折射率渐变型Spot-size converter设计

围绕光致折射率变化聚甲基苯基硅烷高分子光波导,设计了新型的折射率渐变型Spot-size converter,可有效改善光纤与光波导的端面耦合效率．BPM仿真计算显示,耦合效率由78％提高到91％,为器件制备提供了理论依据．     

渐变折射率平板光波导的散射子波相位的数值计算

利用转移矩阵理论，得到了渐变折射率波导的精确色散方程，并分析了存在于波导中的散射子波相位，对不同折射率分布时散射子波相位贡献的大小进行了数值计算，由此得到了WKB近似方法存在误差的原因。     

湿腐蚀法制备U形塑料光纤折射率传感器

为提升折射率测量灵敏度、方便测量,通过湿腐蚀法制备了高灵敏度的U形塑料光纤折射率传感器.从理论上分析了多模塑料光纤宏弯曲折射率传感器的原理,利用射线法对塑料光纤中传输光场进行近似,获得多模塑料光纤宏弯曲模式损耗的表达式.采用丙酮和甲醇混合溶液作为腐蚀剂,利用湿腐蚀法对塑料光纤进行处理,观察不同腐蚀剂浓度腐蚀后光纤表面形貌,得到最佳腐蚀剂浓度为丙酮浓度80％.采用热定型法对腐蚀后的光纤进行宏弯曲处理,通过改变光纤芯径及弯曲半径优化传感器性能.利用655 nm红光激光器作为光源对其灵敏度进行测试,在1.30 ～1.45的较大折射率范围内,得到最佳灵敏度为618％/RIU(RIU为折射率单位).实验结果证明,通过宏弯曲处理可以使传感器灵敏度得到提升,并且U形探头使测量更加方便,可以广泛应用于折射率传感领域.     

渐变折射率平面波导的导模场分布的确定

文中给出了求渐变折射率平板波导场分布的差分方程法，利用它可以很方便地得到TE模和TM模的场分布．并且给出了计算实例，从中可看出差分法是一种简单可行的方法．     

正色散光纤中产生自相似脉冲的数值模拟

基于脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程(NLSE),采用数值计算的方法对脉冲在单根正色散光纤中演化为抛物线型自相似脉冲的传输特性进行研究.结果表明,合理地选取脉冲的初始能量和脉宽,脉冲在正色散光纤中演化成带有线性啁啾的自相似脉冲.进一步研究表明,输入脉冲的形状越接近自相似脉冲则其演化为抛物线型自相似脉冲越快,故高斯型脉冲与双曲正割型脉冲在相同能量下,高斯型脉冲有更短的最优光纤长度,且能演化为更优质的自相似脉冲.     

光子晶体光纤非线性系数的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的全内反射型光子晶体光纤的非线性系数进行了数值分析，模拟了光子晶体光纤的非线性系数与纤芯材料折射率、空气孔直径、孔间距的关系，结果表明在其它参量相同的情况下，纤芯材料折射率的变化对光子晶体光纤的非线性系数有着明显的影响，尤其是在输入光波长小于1.0μm范围内,在波长为0.5μm处，当纤芯材料折射率为1．45时非线性系数为0．4047m^-1W^-1，但纤芯材料折射率为1．40时非线性系数高达1．792m^-1W^-1。     

非均匀介质下的可调光流控器件及其生化应用

 探讨了非均匀介质下不同光流控器件及其生化应用。在微流控芯片上，主要从2个方面开发和实现各类具有光波导、透镜、细胞计数、化学检测等功能的新器件。首先，在液液非均匀介质下，通过调节沟道内液体流速，控制液体间的对流扩散来实现液体在微腔内的渐变折射率分布和阶跃分布，从而得到其特殊的光学特性，例如光束分离、弯曲、自聚焦等。其次，在固体非均匀介质下，利用特殊的微流结构与液体相结合，实现更加灵敏可调的新型探测手段。这些新型技术手段分别在生物传感、能源生产、细胞探测及海水检测等诸多应用中可发挥关键性作用。     

利用平行分束偏光镜干涉装置测定晶体折射率

利用平行分束偏光镜、1／2波片、起偏器、检偏器的恰当组合，给出了一套偏振光干涉实验装置。经过分析，该装置不仅能完成偏振光的干涉实验，而且可以测定晶体的折射率或折射率分布情况，通过测量干涉光强，当在单光路中置入折射率均匀晶体时，可以计算出相应的折射率；如果在两个光路中置入同一非均匀折射率晶体，则可以测定该晶体的折射率分布情况，分析了可能的误差来源，并提出了装置的优化设计方案，指出了实验系统的优缺点。     

各向异性晶体通道波导的截止特性和单模条件…

在各向异性晶体通道波导中模式的电磁波理论和导模方程的有效折射率分析的基础上，将势阱模型、ＷＫＢ法和有效折射率法结合起来，分析了一维渐变折射率分布通道波导的模式本征 值；并分别对于阶跃型折射分布和渐变折射率的情况，讨论了各向异性晶体通道波导的截止特性和单模条件。     

LiNbO3:Fe晶体中不同强度分布的片光导致的折射率变化

从Kukhtarev方程组和基于载流子光伏迁移机制的简化模型出发, 对不同强度分布的片光在LiNbO₃:Fe晶体中导致的折射率变化分布进行了理论分析. 数值模拟的结果与简化模型得出的解析表达式相吻合. 采用切片干涉法对矩形、Gauss和平方律分布的片光辐照LiNbO₃:Fe晶体导致的折射率变化进行了实验测量. 利用理论分析得到的解析表达式很好地拟合了测量数据点. 根据衍射的角谱理论和射线方程分别对写入光强度分布沿传播方向上的一致性以及晶体自散焦效应的影响进行了数值模拟, 结果表明实验测量的结果是可靠的. 因而在LiNbO₃:Fe晶体中可以通过改变写入光的强度分布得到不同的折射率变化分布, 利用数值模拟或由简化模型得出的解析表达式可以对给定强度分布的片光导致的折射率变化分布进行预测.     

倏逝波在锥形光纤折射率计中的传感作用

对锥形光纤模间干涉结构产生的倏逝波与模式有效折射率间的关系进行了理论计算与研究,并仿真得出随着外界折射率变化而移动的干涉光谱,以此在理论方面证明倏逝波的产生对提高波长解调型的锥形模间干涉折射率传感器的灵敏度起着至关重要的作用.基于倏逝波的吸收光谱法计算了锥形区域在不同轮廓线、不同锥区长度以及不同锥径时的倏逝波强度,对优化锥区形状提高折射率测量的灵敏度有所帮助.最后以拉锥的模间干涉光纤传感结构测量折射率的实验验证了理论计算的正确性.     

Ag+-Na+离子交换波导的折射率分布分析

用热扩散法制备了Ag^ -Na^ 离子交换光波导，对实验所得光波导测量了有效折射率，用逆分析转移矩阵方法得到了它们的折射率分布．     

光线通过轴向梯折分布玻璃板内的传播分析

本文给出了用电子探针扫描技术测量以玻璃板两大面到中心面逐渐减少(或增加)的Ag~+或Ti~+的浓度分布。着重讨论了光线通过这两种梯度折射率分布的玻璃板内的轴向传播,并与线性梯度折射率分布的玻璃板轴向传播作了比较。     

有限拋物线单元法光纤模式分析

本文利用有限抛物线单元法进行光纤的模式分析,给出了任意径向折射率分布光纤标量模截止频率的计算公式,这个公式稍加变动就可用于未解传播常数和场分布。用计算机所得的结果表明:计算时间与分段数成正比,而相对误差与分段数的负四次幂成正比,优于有限线性单元法。