倾斜光纤Bragg光栅偏振特性理论分析

基于耦合模理论与Mueller矩阵方法,理论分析了倾斜光纤Bragg光栅(TFBG)的偏振特性.推导计算了不同倾斜角度下,TFBG的波长相关偏振依赖损耗(PDL)表达式.比较不同倾斜角度下的计算结果,发现45°的TFBG偏振能力强于其他较小倾斜角度的TFBG.同时,计算了非偏振光通过TFBG后的偏振度,以探讨各种倾斜角度的偏振特性.另外,讨论了TFBG的几种物理参数与其偏振能力间的关系.     

20 Gbit/s光时分复用信号的产生及其色散补偿传输

采用光纤耦合器环状连接法实现了 8× 2 .5Gbit/s光时分复用信号的产生 .同时 ,利用悬臂梁调节机构对 1 2cm长均匀光纤光栅进行波长和线性啁啾调谐后 ,实现了 2 0Gbit/s信号在 1 0 0kmG6 5 2光纤中的色散补偿传输 ,且补偿效果良好     

基于色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩方法

提出了一种基于色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩方法. 理论计算表明, 该方法不仅能避免常规孤子效应脉冲压缩过程中由于非线性效应引起的脉座和频率啁啾, 而且可克服绝热孤子压缩技术光纤长度随输入脉宽增大而指数规律增大的困难. 对于峰值功率达到一定程度的输入脉冲, 压缩后的输出脉冲均接近基阶孤子, 且输出性能对环镜长度的选取误差不敏感, 同时还具有比绝热孤子压缩技术更强的抗高阶效应能力和抗初始频率啁啾能力, 表明了该方法的有效性和实用性.     

混沌激光相关法光时域反射测量技术

提出一种新型的光时域反射测量技术,即混沌激光相关法,可突破脉冲飞行法和伪随机信号相关法的瓶颈,获得与测量距离无关的高精度测量.利用长外腔光纤环反馈半导体激光器产生宽带混沌激光作为探测信号,进行光纤反射点探测及分辨率的实验验证,并分析了探测光的衰减对测量结果的影响.结果表明,该技术测量光纤反射事件可获得优于6 cm、与事件位置无关的空间分辨率和至少25km的测量范围.     

光纤孤子型3R中继器及其性能分析

面对高速光脉冲信号长距离传输的需要，基于光孤子效应构造了一种新型光纤孤子3R中继器，建立了在调制器和滤波器作用下光脉冲的传输方程，采用变分法分析了变形光脉冲在中继器中的传输演化过程及再放大、再整形和再定时功能，讨论了中继器结构参数对中继器输出特性的影响关系，揭示了中继器的稳定运行条件．     

点群10mm十次对称二维准晶平面弹性的复变解法及孔口问题

研究了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变函数解法. 首先将二维准晶平面弹性问题的位移势函数F用4个解析函数表示出来, 利用解析函数的性质, 经过大量的推导, 给出了准晶声子场和相位子场的位移、应力及边界条件的复变函数表示, 从而建立了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变解法的理论基础. 应用这一理论, 借助于复变函数中的保角变换, 解决了椭圆孔口问题. 当椭圆的短半轴趋于零时, 可得裂纹问题的解．计算结果表明, 当声子场-相位子场耦合时, 即使受自平衡力的作用, 对椭圆孔口问题, 声子场应力仍与材料常数有关, 这一性质表现出了准晶弹性与经典弹性的又一不同. 而当声子场-相位子场解耦时, 退化为经典弹性理论．另一方面, 本文是Muskhelishvili创立的经典弹性理论的复变解法在二维准晶平面弹性问题中的推广, 像经典弹性理论一样, 只要能找到点群10mm十次对称二维准晶平面弹性区域到单位圆的保角变换, 就可解决各种孔口和裂纹问题.     

圆柱形粗糙表面的弹塑性分形接触模型

基于分形理论建立了圆柱形粗糙表面力学模型,采用W-M函数模拟了与分形维数D,形貌尺度参数G有关的圆柱形粗糙表面的等效轮廓.推导了单个微凸体弹性、弹塑性以及塑性变形的存在条件,得到了圆柱形粗糙表面均分份数与微凸体尺度的变化关系.对传统的微凸体面积密度分布函数进行改进,获得各频率指数微凸体的面积密度分布函数,最终得到整个圆柱形粗糙表面的无量纲接触载荷与无量纲真实接触面积之间的关系.研究结果表明:粗糙表面中微凸体的临界接触面积是尺度相关的,微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形.圆柱形粗糙表面的力学性能与微凸体的分布范围相关.当前6个频率指数的微凸体小于等于临界弹性频率指数,粗糙表面表现出近似的弹性性质,当前6个频率指数的微凸体处于临界弹性频率指数和临界塑性频率指数之间,粗糙表面表现出先弹性后弹塑性的性质.当前6个频率指数的微凸体大于临界塑性频率指数,粗糙表面呈现非弹性变形性质.     

高k栅MOSFET栅–源/漏寄生电容的半解析模型

文章针对高k栅MOSFET的栅介质层及其侧壁掩蔽层提出了一个二维定解问题,求出了二维电势和电荷分布.文章根据栅极电荷与栅源及栅漏电压关系,提出了MOSFET的栅极和源极/漏极之间的寄生电容的模型,用半解析法计算了这些寄生电容,得到了寄生电容与几何尺寸之间的关系.文章的计算结果表明改变栅极电介质常数可以得到一个寄生电容的最小值,计算结果与CST仿真结果能够很好地符合.     

基于变量变换Galerkin法的三维束传播法

提出了一种基于变量变换Galerkin法的三维束传播法, 用以模拟分析三维介质光波导的光波传输特性. 将三维笛卡尔坐标的横向分量x-y作正切函数变换, 无限x-y平面则映射成单位平面, 无限域问题由此转换成有限域问题, 消除了边界截断, 提高了计算精度. 选择正弦函数作为展开基, 适用于任意包层边界的光波导. Galerkin法将三维BPM基本方程归结为一组一阶常微分方程组, 可用成熟的Runge-Kutta方法求解, 计算程序简单. 另外, 该方法导出矩阵小, 有较高的计算效率. 考虑了传播方向上均匀及非均匀的三维计算实例以验证该方法的准确性及计算精度.     

横观各向同性饱和弹性多孔介质三维非轴对称Lamb问题

基于孔隙介质的Biot理论, 首先引入位移函数, 将圆柱坐标系下横观各向同性饱和弹性多孔介质的Biot波动方程转化为两个解耦的6阶和2阶控制方程.然后根据方位角的Fourier展开和径向Hankel变换, 求解了Biot波动方程, 得到了以土骨架位移和孔隙水压力为基本未知量的积分形式的一般解, 并用一般解给出了饱和多孔介质总应力分量的表达式. 在此基础上研究了横观各向同性饱和半空间体的Lamb问题. 考虑表面排水和不排水两种情况, 得到了横观各向同性饱和弹性半空间体在表面竖向和水平谐振力作用下, 表面径向位移、竖向位移和周向位移的积分形式解, 给出了算例.     

Gauss脉冲在超高偏振模色散光纤中的传输

利用耦合非线性Schrödinger方程分析了Gauss脉冲在超高偏振模色散光纤中传输时, 偏振模色散引起脉冲分裂. 利用PMD为237.95 ps/ 的光纤进行了实验验证. 指出了高PMD的DCF光纤不适宜高速通信系统的色散补偿.     

大功率光纤激光材料与器件关键技术研究进展

相比于其他类型激光器,大功率光纤激光器具有结构紧凑、转换效率高、光束质量好、热管理方便等优点,在工业、国防等领域有着广泛的应用前景.其中高增益光纤材料与元件、高质量激光泵源、高性能激光种子源成为了制约万瓦级光纤激光器发展的主要因素.本文介绍了大功率光纤激光材料与器件的发展现状,分析讨论了高增益双包层光纤与元件(光纤光栅、包层光剥离器、合束器等)、激光泵源、单频光纤激光种子源等关键技术,对国产万瓦级乃至数万瓦级光纤激光技术的发展进行了展望.     

点支、线支和弹性地基上简支矩形板的三维弹性力学解

本文研究点支、线支和弹性地基上简支矩形板的弯曲问题. 从三维弹性力学理论出发, 导出满足控制微分方程和四边简支边界条件的位移函数的一般解, 将支承反力看成是作用于板上的待求反力, 利用板上下表面的边界条件确定待定系数, 数值结果与Kirchhoff板理论和Mindlin板理论以及商业有限元软件ANSYS进行了比较, 显示出很高的精度.     

三值光计算机的基本原理

提出了用垂直偏振光、水平偏振光和无光强三个稳定的光状态表示信息的三值光计算机基本原理, 分析了用现有微型或集成光学、光电、电光元件实现三值光计算机核心部件的可行性, 讨论了三值光计算机的基本特征. 这些基本原理也适用于基于线偏振光的三值光纤通信.     

应用偏振非均匀性实现多波长振荡的掺铒光纤激光器

利用掺铒光纤激光器腔内的偏振非均匀性 ,实现了多波长的同时激射 .实验表明 ,改变多量子阱光波导上的偏置电流和腔内光的偏振态 ,可增强偏振烧孔效应 .室温下产生了间隔为 0 .9nm的 1 0个波长     

基于多面体与平行入射光的光辐射源空间定向方法分析

光辐射源空间定向在航天、军事等领域一直是研究热点.现有研究主要集中在局部视场上的高精度定向,对180°以上视场的定向目前需用多个局部视场组合实现,导致探测系统体积、重量、功耗和成本增加问题.定义光辐射源的辐射能量和方向为矢量,根据辐射余弦定理和矢量定律,推导出了该矢量能用法矢量不共面的3个面的单位法矢量及光辐射源投射在这些面上的能量来求解的结论,以及该矢量的数学求解公式;基于此结论,利用光的直线传播特性和多面体的几何特性,提出了用多面体实现光辐射源空间360°全视场定向的方法;给出了抗多径干扰的方法;推导出了误差上限的计算公式,解决了误差范围的确定问题.实测与仿真结果验证了该方法的正确性和可行性,以及误差分析结果的正确性.当3个测量面的单位法矢量构成的矩阵正交,任一测量面上能量的测量误差值与其真实值的比值上限为5%或1%时,其精度优于2.866°或0.574°.     

多孔硅反射镜基有机微腔器件的微结构和光电特性研究

从微结构和光电特性方面研究了一种新型硅基微腔的有机发光器件(SBM-OLEDs): 硅基多孔硅分布Bragg反射镜(PS-DBR)/SiO₂/ITO/有机多层膜/LiF/Al(1 nm)/Ag. 微腔器件的重要组成部分PS-DBR由低成本、高效率的电化学腐蚀方法制备. 场发射扫描电子显微图清晰显示: SBM-OLEDs具有纳米级层次结构和平整的界面. PS-DBR反射谱的阻止带宽160 nm, 且反射率达99%. SBM-OLEDs的反射谱中出现了标志此结构为微腔的共振腔膜. 在绿光和红光波段, 从SBM-OLEDs中都得到了改进的电致发光(EL)谱: 绿光(红光)EL谱的半高宽可由无微腔的83 nm (70 nm)窄化为有微腔时的8 nm (12 nm), 且为单峰发射, 微腔器件EL谱的色纯性有较大提高. 与非微腔器件相比, 发绿光和发红光的微腔在谐振波长处EL的强度分别增强了6倍和4倍. 对微腔器件的电流-亮度-电压(I-B-V)特性和影响器件寿命的因素也进行了讨论.     

带前置光放大的星间微波光子链路建模及性能优化

摘要考虑到星间微波光子链路中信号经远距离传输损耗大，利用前置光放大来提高链路的信噪比．建立了带前置光放大的星间微波光子链路模型，利用Bessel函数展开和Graf加法定理推导出了信噪比（SNR）的解析表达式．确定了对链路影响最大的主要噪声成分，在不同前置放大器增益的条件下，对调制器直流偏置相移进行了优化，使得在给定SNR要求下所需激光器输出光功率最小，并进一步分析了前置放大器增益对最小激光器输出功率和最优直流偏置相移的影响．数值仿真结果表明：随着前置放大器增益的增加，达到指定SNR所需的激光器输出功率变小，相应的最优直流偏置相移先减小后增大．对于QPSK调制信号，未加前置放大器时，SNR要达到15．56dB（BER=10-9），激光器输出光功率至少为45dBm，而前置放大器增益为15dB时，只需要22．57dBm．     

基于并联集成光纤布拉格光栅的温度不敏感矢量弯曲传感器

本文提出一种利用飞秒激光逐线法制备并联集成光纤光栅阵列的技术,该光纤光栅阵列中的每个光纤光栅被制备在多模光纤纤芯轴向的相同位置但是径向的不同方位.利用该光纤光栅阵列实现了温度不敏感的矢量弯曲传感器,该传感器不仅可以实现弯曲曲率的测量,而且可以实现任意弯曲方向的判定.通过引入等效光纤光栅的解调方法,即对光纤光栅的反射波长变化做差分运算克服了该传感器弯曲和温度之间的交叉敏感问题,同时将传感器的弯曲灵敏度提高了几乎一倍,从而极大地提高了弯曲传感器的分辨率.因此,该矢量弯曲传感器可实现智能工程结构的弯曲曲率和弯曲方向的实时监测.     

进位直达并行三值光计算机加法器原理

目前液晶单元从不透光状态变成透光状态需要时间50~100 ms, 本文中推证出: 光通过液晶器件的时间约为1.14×10^−5 ms, 利用这两个时间的巨大差异, 提出了用液晶构成“进位直达”通道来克服进位串行延时的原理, 在进位直达通道中各个进位链的进位直达过程自动并行. 据此完善了用液晶构造三值光计算机加法器的理论, 并设计了这个加法器的理论光路. 同时给出了一个实现进位直达并行器件的方案. 进位直达并行原理以物理方式解决了三值光计算机加法器的进位延时难题. 也为其他种类的光计算机加法器研究提示了新思路.