单轴各向异性左手介质填充波导截止特性的FDTD分析

给出用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法分析单轴各向异性左手介质填充波导问题的差分公式.为验证递推公式的正确性和有效性,计算了各向同性左手介质填充矩形波导TE模归一化截止频率,计算结果与文献报道吻合较好;分析了介质厚度以及介质的相对磁导率对部分各向同性及各向异性左手介质填充矩形波导TE模归一化截止频率的影响.     

阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子

根据阶跃折射率光纤TE01模的模场分布及模场径向空间频谱分布与模场分布的关系,给出了阶跃折射率光纤TE01模的二阶矩模场半径和径向空间频率半径以及衍射场光束传输因子的解析函数表达式.计算表明,当光纤归一化频率大于2.797 4时,阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子较接近于2.采用多项式拟合光束传输因子与光纤归一化频率的关系,给出了光束传输因子与光纤归一化频率关系的函数表达式,并基于拟合值和计算值之间的相对误差阐明了拟合函数表达式的精确性.     

阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子

根据阶跃折射率光纤TE01模的模场分布及模场径向空间频谱分布与模场分布的关系,给出了阶跃折射率光纤TE01模的二阶矩模场半径和径向空间频率半径以及衍射场光束传输因子的解析函数表达式.计算表明,当光纤归一化频率大于2.797 4时,阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子较接近于2.采用多项式拟合光束传输因子与光纤归一化频率的关系,给出了光束传输因子与光纤归一化频率关系的函数表达式,并基于拟合值和计算值之间的相对误差阐明了拟合函数表达式的精确性.     

变电子原子的抗磁性磁化率与康普顿线的形状

在本文中应用了葛林(Green),姆尔达(Mulder),莱维士(Lewis)及武尔(Woll)四人于最近建立的变分波函数来计算双电子原子的抗磁性磁化率、动量分布、及康普顿线的形状.计算结果比前人用简单变分波函数计算的结果都好,特别是对氦原子的抗磁性磁化率、计算的结果为-1.85×10~(-6),与实验值-1.88×10~(-6)很接近.     

用FDTD法分析填充介质金属同轴线的截止频率

给出柱坐标系下二维时域有限差分法(FDTD)的差分离散格式。利用FDTD法实例计算了空心金属同轴线TE波的归一化截止频率,并与理论值进行比较;计算了径向填充圆环形介质和角向填充扇形介质同轴线的归一化截止波数,获得了径向填充圆环形介质同轴线时各阶TE模归一化截止波数的曲线图;分析了角向填充扇形介质对同轴线归一化截止波数的影响。     

模分复用系统中的少模光纤研究新进展

近年来,在模分复用(MDM)光通信领域中采用少模光纤(FMF)来增加传输容量的方法已经得到高度关注和深入研究,该方法可以突破单模光纤(SMF)非线性香农极限.结合本课题组开展的模分复用方面的部分工作,比较系统、深入地分析讨论了模分复用研究过程中相对突出、经典的部分研究工作和最新进展,涉及少模光纤结构设计、特性及应用.分析讨论了折射率阶跃分布和折射率渐变分布单芯少模光纤、用于无MIMO数据传输的椭圆芯少模光纤、用于光学参量放大的椭圆芯少模光纤、由中心圆孔和椭圆环芯组成的保偏少模光纤、具有10种保偏模式的PANDA环芯光纤、用于模分复用传输的低损耗少模环形光纤以及超模光纤的结构设计、特性及应用.最后,给出了本课题组近期提出的新颖的三环芯FMF以及FMF研究发展趋势,为模分复用光纤前传等系统应用提供有效支持.今后的较长一段时间,少模光纤研究中的采用特殊材料和光纤结构设计来实现大有效折射率差、低衰减、低色散、大有效模场面积和低非线性系数等指标仍然是通信领域需要继续探索的研究热点.     

掺钕玻璃光纤的受激有效截面

利用几率密度矩阵法描述吸收-发射过程,并对稀土离子掺杂的玻璃光纤中传播模计算分析,论证了掺杂光纤介质中受激有效截面满足菲切保尔-拉登贝格修正关系式;同时,揭示了这种光纤的光增益效应。基于此法,实验上测试了三种掺钕玻璃光纤的受激有效截面σ,其值介于0.97～4.99×10~(-20)cm~2 之间。     

模分复用系统中少模复用(解复用)技术研究

近年来,在模分复用(MDM)光通信领域中采用少模光纤(FMFs)来增加传输容量的方法已经得到高度关注和深入研究,该方法可以突破单模光纤(SMFs)非线性香农极限.结合本课题组开展的模分复用方面的部分工作,比较系统、深入地分析讨论了模分复用研究过程中相对突出、经典的部分研究工作和最新进展,涉及少模模分复用器结构设计、特性及应用.分析讨论了一种基于相位板的三模式模分复用器、基于液晶空间光调制器(LCOS-based SLM)的模分复用器、常规标准型光纤光子灯笼、模式选择光纤光子灯笼、模式组选择光纤光子灯笼、模式组选择刻写波导型光子灯笼的结构设计、特性及应用.最后,给出了本课题组近期提出的新颖的定向耦合模分复用器以及模分复用器研究发展趋势,为模分复用光纤前传等系统应用提供有效支持.今后的较长一段时间,模分复用技术研究中的采用特殊材料和传输信道结构设计来实现低衰减、低串扰、高消光比、高模式选择性等指标仍然是通信领域需要继续探索的研究热点.     

一种新型高双折射高非线性的光子晶体光纤特性研究

针对光子晶体光纤高双折射高非线性的应用要求,设计了一种新型结构的光子晶体光纤,在其包层和纤芯位置分别引入大的空气孔和4个呈类矩形排列的小圆.采用全矢量有限元法(FEM)研究了该光纤的双折射、有效模面积、非线性系数及色散特性.数值研究发现,当光纤的包层孔间距为1.0μm时,波长在1.55μm处,双折射为2.45×10~(-2),同时可获得52 W~(-1)km~(-1)的高非线性系数,且该结构在波长0.6~1.8μm范围内可以得到两个零色散点.     

一种新型高双折射高非线性的光子晶体光纤特性研究

针对光子晶体光纤高双折射高非线性的应用要求,设计了一种新型结构的光子晶体光纤,在其包层和纤芯位置分别引入大的空气孔和4个呈类矩形排列的小圆.采用全矢量有限元法(FEM)研究了该光纤的双折射、有效模面积、非线性系数及色散特性.数值研究发现,当光纤的包层孔间距为1.0μm时,波长在1.55μm处,双折射为2.45×10~(-2),同时可获得52 W~(-1)km~(-1)的高非线性系数,且该结构在波长0.6~1.8μm范围内可以得到两个零色散点.     

反应磁控溅射制备五氧化二铌光学薄膜

利用低频反应磁控溅射制备五氧化二铌光学薄膜.薄膜的微结构、表面形貌和光学性质等分别采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜和紫外可见近红外分光光度计等观察和测量.测量发现溅射制备的光学薄膜为非晶结构,具有很好的表面平整度,厚度为515nm,光学波长为550nm处的折射率为2.264,可见光波段的消光系数小于10-3,光学带隙为3.49eV.结果表明制备的五氧化二铌膜是性能良好的光学薄膜.     

聚苯胺涂层导电纤维的研制

采用化学氧化聚合方法,在气相中将nylon6纤维表面合成一层导电高分子-聚笨胺。盐酸作质子酸掺杂剂,得到纤维的电导率高达10～-1S/cm数量级。用傅立叶红外光谱仪测试方法分析了不同反应条件得到的聚苯胺结构的不同,显微摄影法确认了导电纤维是皮芯层结构。     

光纤Bragg光栅应力增敏研究

应力增敏的研究是光纤Bragg光栅传感的重要课题之一.提出了光纤Bragg光栅应力增敏的模型,推导了该模型的等效弹性模量计算公式,得到了应力与中心波长相对偏移量的关系和应力灵敏度系数表达式,表明通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,就可以提高应力灵敏度系数.用弹性聚合物封装的光纤光栅理论和实验应力灵敏度系数分别是6.64×10-10Pa-1和6.14×10-10Pa-1,各为裸光纤光栅轴向应力灵敏度的57.8和54.8倍.应力灵敏度系数的理论值和实验值吻合很好.     

时域同步正交频分复用系统的频偏估计

针对时域同步正交频分复用系统现有的频偏估计精度低的问题,提出了一种精确频偏估计算法(FFDE).该算法将接收信号中相邻的2个帧头分别与对应的本地PN序列作相关运算,将相关结果共轭相乘,再取相乘结果的辐角,最后再除以帧头间的时间间隔,即可得到频偏估计值.FFDE算法具有复杂度低,精度高,抗噪声、抗多径能力强等优点.理论分析表明,FFDE算法具有极低的性能界,在高斯白噪声信道条件下,在合理的信噪比范围内,其归一化估计值的方差在10叫.以下.仿真结果与理论分析完全一致,即使在多径环境下,在信噪比为15 dB时,FFDE算法的绝对估计误差的标准差只有0.5 Hz,仅为子载波间隔的0.03%,是传统方法的1%.     

正交频分复用-多天线系统的盲信道估计算法

为了解决多天线系统的识别模糊问题,提出一种基于系统输出信号二阶统计的正交频分复用多天线(OFDM-MIMO)系统盲信道估计算法。该算法从频域角度出发,从而将有限冲击响应信道的识别简化为一系列的无记忆系统识别问题。利用信道频率相关特性降低了算法复杂度,同时解决了算法对样本数的依赖问题。为了去除盲识别的模糊度,设计了带少许导频插入的OFDM-MIMO系统结构,研究了算法的估计精度及其对信道容量的影响。仿真结果表明:2发2收,1024子载波的OFDM-MIMO系统在信噪比为20dB时盲估计的归一化均方误差约为10-2。另外,子载波信道的容量结果表明,在信道变化较快时该文提出的盲估计算法相对于训练方法有明显的容量优势。     

MB-OFDM UWB系统频率同步设计

研究多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM UWB）系统中载波频偏（CFO）和采样频偏（SFO）对系统性能的影响及频率同步设计;系统频率同步设计首先在时域利用前导估计CFO,并按频带加权平均以提高估计精度,然后在频域利用导频估计剩余CFO和SFO,最后在频域进行剩余相位跟踪.所设计的方法适用于超宽带各个带组（BG1～BG5）所有的跳频模式（TFC1～TFC10）.仿真结果表明,在15 dB信噪比下,归一化CFO的均方误差达到10-16数量级,归一化SFO的均方误差达到10-10数量级,所设计方法具有较高的精度,适合于高速MB-OFDM UWB系统.      

远场法测量单模光纤参数

本文描述的单模光纤参数测量的远场法具有一次实验便可确定单模光纤归一化频率、纤芯直径和数值孔径这三个主要参数之特点.本文给出了远场法的理论推导、实验方法和实际光纤的测量结果.     

利用蚕丝制作的微米光器件的研究

利用Na2CO3水溶液将蚕茧去除丝胶得到直径为5～15μm的生物纤维,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了其形貌特征。通过倏逝波耦合的方法,利用SiO2微纳光锥将波长为671 nm的红光、532 nm的绿光、473 nm的蓝光分别耦合进入微米蚕丝生物光纤,分析了其导光特性,测量了光在蚕丝纤维中的传输损耗。制作了2×2、3×1、1×4、环形等光子结构。实验证明蚕丝微米生物光纤具有良好的柔韧性和表面光滑度,其中波长为532 nm的绿光在直径为9.0μm的蚕丝纤维中传输时的损耗为0.78 dB.mm-1。     

正方晶格微结构光纤的色散特性研究

应用多极法对正方晶格微结构光纤的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格微结构光纤进行了对比,发现正方晶格微结构光纤更容易实现超平坦色散;研究了包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的微结构光纤提供理论依据．     

便携式YAG全息-散斑摄影仪的研制

研制了一种YAG倍频双脉冲全息—散斑摄影仪,输出脉冲间隔在(10~(-3)～10~(-6))s之间可调;光、机、电结合于一体,主机重5 kg该仪器对二种动态过程进行了实际测量。