高圆双折射光纤的分析与设计

本文对高圆双折射光纤的偏振特性作了分析，提出了一个能确定高圆双折射光纤保偏性能的特性参数．文中还给出了对线偏振光输入、出射光消光比满足一定设计值下高圆双折射光纤固有线双折射及弯曲半径与光纤扭转率之间的关系曲线．这些结果为这类光纤的设计及性能判定提供了理论依据．     

保偏光纤消光比测量误差的分析

主要介绍了保偏光纤消光比测试系统的工作原理,对消光比测试系统的光路进行了分析,并在此基础上着重讨论系统中影响消光比的主要光学因素,对系统产生误差的原因进行了阐述。     

基于氧化石墨烯-微纳光纤的微加热器制备及其性能研究

利用近红外光在微纳光纤传输时产生的强烈倏逝场效应将氧化石墨烯沉积在微纳光纤表面,组装成具有优异光热转换性能的氧化石墨烯-微纳光纤,得到一种新型的光驱动微加热器. 通入较小功率的近红外光,微加热器能诱导各种液体（例如N,N-二甲基甲酰胺、去离子水）产生高温相变进而产生微泡,显示了良好的光热转换效应. 结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺中,微泡按一定周期循环生长,重复搅动液体. 在微流芯片中,这些微泡可用于操控微纳米颗粒、微纳米线等. 〖JP2〗在去离子水中,产生的微泡结构稳定、不易破裂,可用于聚集微粒等. 该微加热器具有制备简单、尺寸小、损耗低、激发功率小、效率高等优良特性,在微机电系统、微流控芯片等领域具有良好的应用前景. 〖JP〗     

全光纤型圆偏振起偏器的工作原理及理论分析

提出了以高扭转率旋转应力型双折射光纤来实现手征光纤光栅,并进而实现易于在线制成的全光纤圆起偏器.采用耦合模理论分析表明,以小于1mm的扭转周期旋转领结光纤或熊猫光纤可以实现圆起偏器.与已有的基于特殊光纤的手征光纤光栅不同,旋转光纤基于商用应力高双折射光纤,容易与普通光纤连接.耦合模分析还揭示了这类由旋转光纤形成的手征光纤光栅中圆偏振模相耦合的偏振选择机理和实现起偏器的必要条件.数值分析表明,对数值孔径为0.1865、拍长为1.25mm的熊猫光纤以右手螺旋方向进行旋转,当旋转周期和光纤长度分别为0.375mm和33.2mm时,该起偏器在谐振波长1550nm处输出左旋圆偏振光.     

边孔光纤双折射的分析及其测量

采用有限元分析方法对边孔光纤的双折射进行了理论分析;利用偏振态的周期性变化对边孔光纤的双折射进行了测量,同时,利用边孔光纤B ragg光栅反射光谱对测量结果作了对比分析。测量结果与理论分析偏差小于8%,与光谱实验结果也相吻合,证明了测量方法的可靠性、可行性。所提出的偏振态测量方法具有系统精简、调节环节少、易于实现等优点,对长拍长的光纤是一种实用的双折射测量方法。     

偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响

通过对退偏陀螺的分析,指出偏振及双折射误差对其性能的影响不同于保偏光纤陀螺.为定量分析偏振过程、双折射误差,考虑到部分偏振光的实际存在,运用弥勒矩阵描述光路进程.在偏振误差的解析后,提出了限制退偏器的角度误差及采用高消光比的偏振器等措施来改善退偏陀螺性能,获得了0.1°/h精度全光纤退偏陀螺的设计方案.     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

扭转高双折射光纤扭转比的测量及光轴的确定

用温度调整法测量了扭转高双折射光纤的扭转比η,测量重复性优于10%。在测量过程中,同时确定了光纤输入及输出端的光轴,精度达±1°     

光学衬底上微光纤的传输损耗

选择不同的光学衬底,采用纳米光纤锥直接耦合的方法,测量微光纤传输损耗与光学衬底之间的关系,分析损耗机制,探索降低损耗的有效方法.结果表明:放置于MgF2及CaF2光学衬底上的微光纤传输损耗明显高于悬置于空气中的损耗值;衬底的折射率越接近光纤的折射率,置于其上的微光纤传输损耗越大;在同一种光学衬底上,微光纤直径越大,其传输损耗越小;光学衬底的存在,使微光纤中光场能量中心向衬底方向偏移,增加了传输损耗;采用将微光纤部分悬空的方法可有效降低传输损耗.     

基于Lyot型光纤消偏器的理论研究

从理论上严格地分析了Ｌｙｏｔ型光纤消偏器的特性，推导出其偏振度与相应变量之间的函数关系．详细地讨论了影响消偏器的偏振残余度的各因素，为实际制作Ｌｙｏｔ型光纤消偏器的工作提供了理论指导。     

光纤电流传感器偏转角及线性双折射研究

光纤电流传感器中由于光纤的弯曲以及自身特性,会同时存在线性双折射和法拉第效应,致使法拉第效应的偏转角无法被准确测量出来,这是造成光纤电流传感系统测量误差的一个重要因素。利用MATLAB模拟了线偏振光转化为圆偏振光和椭圆偏振光以及法拉第效应,并对法拉第效应中左右旋圆偏振光相位差设定了不同参数,利用MATLAB得出最终合成的线偏振光,观察其偏转角为所设左右旋圆偏振光相位差的1/2,之后进行了理论推导,验证了上述结论,为后续的线性双折射补偿研究奠定良好的基础。     

基于受抑全反射和全反射原理的薄膜平行分束偏光镜

为了获得宽光谱、高消光比、大视场角、具有较大剪切差的平行分束偏光镜,根据受抑全反射和全反射原理,设计了550-700 nm光谱范围内的薄膜平行分束偏光镜.利用TFCalc薄膜软件进行了数值模拟和优化,从理论上分析了这种薄膜平行分束偏光镜的视场角和消光比.分析结果表明:在设计光谱范围内,封装光学玻璃棱镜中的入射角范围为62°-74°,空气中的视场角为±10°,p偏振分量的消光比优于1.5×10-3,s偏振分量的消光比优于1.0×10-3.     

基于微纳光纤耦合器的折射率传感研究

目前一些超细直径的微纳光纤耦合器虽具有极高的灵敏度,然而极细的直径亦使得这些光纤耦合器非常脆弱,使得在传感应用中可能会产生一些问题：很难将这种耦合器从实验制造平台转移到微流控生物传感器中;易受环境影响而不够稳定。为了解决上述问题,分别从实验和理论上研究一种直径为6.25μm的微纳光纤耦合器,这种光学耦合器在外部折射率(refractive index, RI)为1.339 8时能达到-1 753 nm/RIU的高折射率灵敏度。基于有限元分析方法(finite element method, FEM),计算出偶/奇模的有效折射率和折射率灵敏度并与实验测试结果比对。本文制作的光纤耦合器可以很好地运用在光纤微流控生物传感等其他实验室芯片上的多功能传感中,有良好的实用前景。     

双折射光子晶体光纤横截面上偏振态的不一致性

利用全矢量特征方程得到光子晶体光纤中的模式特征后,忽略光纤损耗、三阶以上的色散和非线性,研究了高斯脉冲在椭圆孔光子晶体光纤中传输时的矢量演化特性,得到光纤中任意时刻的横向电场分布及两个偏振分量之间的相位关系.在双折射光子晶体光纤同一横截面上,不同位置的两个偏振态分量之间相位差不同,因而总电场的偏振态不一致,光电场和固有双折射引起的偏振态之间的相位差都关于光纤中心对称.     

小型与偏夺无关光隔离器的性能研究

在介绍小型与偏振无关光隔离器的结构和原理的基础上，分析了磁旋光器的旋光角和消光比，以及微角偏光分束镜的消光比对隔离器的插入损耗和隔离度的影响。     

基于复合滑移的微纳缝隙剪切流研究

边界滑移是微流动的关键特征之一,通过改变流道壁面的滑移状态,为微流动控制提供了新的途径.基于微缝隙下的近壁面滑移效应,结合Navier滑移边界条件,建立亲疏液复合壁面下二维微缝隙剪切流的精确解模型.采用计算流体动力学方法进行微流动建模仿真以验证该数学模型的可靠性,在此基础上结合文献中试验测量所得的滑移参数值,针对壁面滑移状态不同的微缝隙,利用该数学模型研究其内部的微流动规律.结果显示:伴随着壁面运动的微缝隙滑移流场迅速变化,在毫秒级甚至更短时间内趋向于稳定状态.疏液型壁面的运动状态对滑移流动影响小,亲液型壁面的静止状态比运动状态对液体具有更强的束缚能力;在纳米级缝隙中,超亲液静止壁面和超疏液运动壁面结合时,液体将被强力地吸附在亲液壁面上.     

干涉型全光纤退偏陀螺中偏振过程的研究

分析了退偏陀螺干涉的实现过程，对干涉型全光纤退偏陀螺退偏过程、偏振控制、双折射现象进行数学描述，完成了全光纤退偏陀螺模型的设计，得出了退偏陀螺元件的弥勒矩阵．使用偏振光学矩阵分析理论，进一步对退偏理论、退偏器的设计、退偏技术的实现、退偏器的精度对退偏陀螺性能的影响等进行理论推导和实验分析．     

双折射光子晶体光纤中不同偏振角导致的脉冲俘获

基于耦合非线性薛定谔方程,研究了双折射光子晶体光纤中单个光脉冲的非线性传输.当输入脉冲位于反常色散区且偏振角偏离光纤快轴0°和90°时可观察到脉冲俘获现象,脉冲俘获效率在偏振角为45°时最小,当脉冲的入射角度互余时,小角度的脉冲俘获效率更高.此外,增加输入脉冲功率俘获脉冲能够获得更大的频谱偏移.