蘸粘式光纤液体分析仪

提出了一种能够同时测量液体的浓度、折射率、表面张力、接触角和粘滞系数等物理化学参数的光纤液体分析仪,介绍了蘸粘式光纤液体分析仪的工作原理和光纤探头的结构设计,给出了在表面张力的作用下光纤探头周围的液体形状变化过程.分析了接收到的光强信号的变化规律,并对纯水、饮料、酒精和油等液体样品进行测试分析,实验结果表明蘸粘式光纤液体分析技术可以用于对不同液体的检测分析.     

石墨烯/金复合薄膜微纳光纤集成光控波导

设计并制作了一种具有微纳光纤、石墨烯/金复合薄膜、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)三明治结构的光波导.由于石墨烯/金薄膜保持了平面形态,该光波导表现出很强的光学偏振和可饱和吸收特性.金膜在限制光波导表面倏逝场的同时,增强了倏逝场与石墨烯的相互作用.实验结果表明,微纳光纤光波导中的两种相互垂直的偏振模式(P和S偏振模式)在1 550 nm波长处的消光比可达42.3 d B;由于S偏振模式的光与石墨烯相互作用更强,使用S偏振模式的泵浦光进行光调制特性研究可进一步提高光场能量的利用效率.当980 nm泵浦光能量为130 mW时,信号光强度的调制深度达41.3 dB,信号光的3 dB和10 dB调制对应的泵浦光功率分别为2.8 mW和5.6 mW.     

旋转磨料射流套管开窗数值模拟及试验验证

提出利用旋转磨料射流进行井下开窗的技术路线,建立套管在旋转磨料射流冲蚀作用下的损伤模型,利用有限元方法对旋转磨料射流套管开窗进行数值模拟,并通过室内试验对模拟结果进行对比分析。结果表明:利用数值模拟方法可以较准确地模拟套管的实际开窗过程,揭示旋转磨料射流套管开窗的机制;旋转磨料射流开窗工艺简单、作业成本低,形成的窗口形状较为规则,可以满足径向水平钻进的要求。研究结果为井下套管开窗技术的进一步发展提供了理论基础。     

基于遗传算法优化BP神经网络方法的 旋转磨料射流开窗预测

旋转磨料射流井下套管开窗施工中,开窗直径与开窗深度是最为关键的两个参数。在实际施工过程中,难以对井下套管的开窗过程进行实时监测,因此,需要进一步研究其预测技术,以保证能够开出需要的窗口。由于影响开窗直径与开窗深度的因素很多,很难用传统的数学建模方法进行预测。对此,提出了一种利用BP神经网络预测旋转磨料射流开窗直径与开窗深度的新方法,并用遗传算法进行优化,以得到最优的隐层学习率和输出层学习率,从而提高BP神经网络预测磨料射流井下套管开窗直径及开窗深度的准确性。利用部分实验数据对该方法的可靠性进行了验证。通过对比预测值与实验值发现,该方法的预测精度完全满足工程要求,为现场应用提供了理论支撑。     

圆锥形光纤能量传输特性的研究

基于电磁场波动理论,对纳米尺度的圆锥形光纤的特征方程进行了求解。通过该理论计算以及利用COMSOL Multiphysics进行模拟,得出了锥形光纤圆柱形部分电场和能量的分布与波长的关系,在截止波长以内能量以基模形式在光纤中传输,而随着波长的增大,能量由纤芯向包层溢出越来越明显。对于光纤的圆锥体部分则得出了在波长一定的情况下,其锥长变化对光纤中能量传输的影响,并得到了在同一锥长下不同截面处的能量分布。     

嵌入石墨烯环的纳米光纤特性研究

利用Comsol软件对嵌入石墨烯环的纳米光纤进行了理论研究,得出石墨烯环嵌入后的纳米光纤的电场和磁场分布,探讨了石墨烯环嵌入后对总能量和能量均值的影响。通过改变碳原子的数目,得到了不同尺寸石墨烯环嵌入后纳米光纤电磁学特性的变化。结果显示,嵌入石墨烯环的光纤,其总电场、总磁场的能量均比标准光纤低;嵌入的石墨烯环越小,光纤中心的能量密度越低;石墨烯环对电场磁场x,y各分量方向不产生影响,但是会导致其强度降低。     

数字式光纤Mach-Zehnder干涉传感实验系统

给出了一种数字式光纤Mach Zehnder干涉测量实验系统.基于光纤相位传感原理,设计了数字式相位检测电路以及压力、温度、位移的功能型光纤传感器.标定实验的结果表明,压力、温度和位移传感器的测量分辨率分别为0.03kPa、0.07℃、2.5μm.     

倒Y型四能级原子系统中光学双稳态的研究

应用数值方法研究了倒Y型四能级系统在单向环形光学谐振腔中的光学双稳态特性,应用密度矩阵理论给出了原子系统的密度矩阵运动方程,研究了自发辐射产生相干对光学双稳态阈值的影响。分析发现当探测场与控制场满足双光子共振条件时,原子捕获在两个下能态系统对探测场透明不能形成双稳态,当探测场与耦合场或耦合场与控制场满足双光子共振条件时,系统仍可以形成双稳态。在稳态条件下,自发辐射诱导相干导致两自发辐射通道干涉相消,上能级的粒子数增加,电磁诱导透明窗变窄,双稳态的域值增加。