基于表面等离激元的纤端集成Airy光束

光纤具有端面尺寸小且柔韧性好的优势,纤端器件(lab on tip)无需严格的空间准直和耦合光路,具有集成度高、操作灵活、系统稳定等特点.该文详细介绍了基于表面等离激元的全光纤纤端单Airy和双Airy光束设计的基本理论、产生条件及方法.利用聚焦离子束刻蚀技术在纤端金属表面制作缝和槽等微结构,实现了多种Airy光束.紧凑型全光纤纤端集成特种光束发生器件在光捕获、微粒子操纵、光束整形中将具有重要的应用.     

浅谈光的波粒二象性

光即具有粒子性又具有波动性,这是光所具有的不可分割的两种属性,当光在传播的过程中主要表现为波动性,当光在于物质作用的过程中主要表现为粒子性,在对光的波粒二象性的理解上,不能简单的把光的粒子性理解为经典的粒子,也不能把光的波动性理解为经典的波。     

动态应变疲劳干涉模型

鉴于应变载荷和应变强度的随机波动性和可靠性的时间变化性，该文建立了动态应变疲劳干涉模型，算例演示了两种情况下动态应变可靠度的计算     

光纤传感中的受激布里渊散射效应

受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)作为光纤中重要的非线性效应,对光纤传感系统有重要影响.在远程干涉型传感系统中,SBS增加系统相位噪声,导致传感系统探测灵敏度降低,因此研究其抑制技术十分必要.此外,SBS也是一种重要的传感手段,可用来实现分布式温度或应变测量,因而基于SBS的分布式传感技术受到广泛关注.因为基于SBS的超窄线宽激光器具有独特的性能,所以在相干传感系统中的应用前景较好.该文阐述了SBS对干涉型传感系统的影响,分析对比几种SBS抑制技术,介绍了布里渊光时域分析计的主要指标及几种提高系统性能的技术,最后介绍了超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器的研究现状.     

基于MATLAB GUI的杨氏双缝干涉仿真动画设计

设计了一个基于MATLAB GUI的杨氏双缝干涉仿真平台,其能将干涉时的光波波峰和波谷叠加状态以动画的形式展示出来,同时可仿真相关参数的连续变化对干涉条纹和光强分布曲线的动态影响,使得抽象的物理规律直观形象.同时,结合演示实验,有助于学生对干涉现象的理解,提高教学质量效果.     

基于半导体可饱和吸收镜的双波长环形腔连续波光纤激光器

提出并实验研究了一种基于半导体光放大器(SOA)和半导体可饱和吸收镜(SESAM)的双波长环形腔连续波光纤激光器.当半导体光放大器的输入电流为140m A时,通过仔细调整偏振控制器,可以获得1 560.91 nm和1 564.12 nm双波长激光,其信噪比大于30 dB,波长间隔为3.21 nm.实验结果表明,基于SOA和SESAM的双波长环形腔连续波光纤激光器的新概念及其技术可行性.     

基于Origin的牛顿环实验仿真

根据光的干涉原理,以牛顿环干涉实验为例,介绍利用Origin软件实现光学实验仿真的方法.通过改变凸透镜曲率半径、介质折射率、入射光波长和薄膜厚度等参数,观察到等厚干涉图样的相应变化,为光学的理论分析与实验教学提供便利.该方法避免了复杂的编程,实现过程简便易学.     

基于微结构光纤的温度传感器研究

对基于模间Mach-Zehnder干涉式、Michelson干涉、F-P干涉和荧光等原理的微结构光纤温度传感器开展了较为系统和深入的研究，建立了相关理论，研制出了一系列新型光纤温度传感器及其功能器件.展示了一种新型的多参量荧光光纤有源温度传感器，并建立一种新的信号处理方法；利用液体填充微结构光纤制作出的在线式、全光纤Mach-Zehnder干涉式温度传感器，敏感度达–1.83 nm/℃；利用全固态光子带隙光纤内的高阶导模来制作结构紧凑的Michelson高温传感器，传感头尺寸仅为1.03 mm；基于柚子型小纤芯微结构光纤制作了微腔F-P高温传感器，温度的灵敏度为17.7 pm/℃，测量温度达1 000℃.     

基于虚拟与真实仪器优化整合的物理演示实验设计与实践——以虚拟相位计设计为例

在大学物理教学过程中利用演示实验有助于学生对物理规律的理解和掌握,但存在实验效果粗略、缺乏严谨性和精密性等问题.以虚拟相位计设计为例,提出将真实演示与虚拟仪器进行优化整合,在大学物理课堂教学中开展演示实验教学的方法.设计结果实现了基于计算机声卡的虚拟相位计的设计.实践表明,这种虚实结合的物理演示实验设计方法,能够克服真实仪器与虚拟仿真实验各自的缺点,并将二者进行优化整合,提高课堂实验效率和教学效果.     

分布式光纤传感技术综述

分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分,传感光纤集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围的传感与组网;可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布和变化信息,单根光纤上能获得多达数万点的传感信息.本文介绍了分布式光纤传感技术的国内外进展,重点阐述了基于瑞利后向散射和干涉式的分布式传感各自...     

悬挂芯光子微单元-灵活高效的光纤内嵌实验室

介绍一类在商用光子晶体光纤基础上制备的悬挂芯光子微单元.该微单元能通过较简单的选择性膨胀技术实现具有大倏逝场、高双折射、多芯等功能的多种悬挂芯结构,并能与单模光纤连接形成低损耗光纤在线单元.微单元内部基于倏逝场的光与物质相互作用区域与外部环境隔离,整体易于操作,是适用于光纤实验室研究的灵活平台.分析了几种典型悬挂芯光子微单元的消逝场、损耗、双折射等特性;利用微单元的一些特性开展应用研究,包括基于折射率探测原理的微单元气体压力和液体温度传感器、基于微单元纤芯微悬臂梁的加速度传感器、微单元光栅器件等.这些研究为推进光纤实验室技术的发展和应用提供了新思路.     

纤维集成式光流控传感器

纤维集成光学可方便地实现器件的光耦合,显著提高光流控器件的集成度,在光流控器件领域有重要的潜在应用价值.微结构光纤具有μm量级的孔道结构,容纳气体/液体的体积可低至μL(nL)量级,是痕量检测的理想载体.这种一维孔道结构为样品与光波导提供了长程作用场所,突破了传统光纤光学的局限,在分析检测研究领域显示了无可替代的优势.以空心双芯光纤及悬挂芯光纤为例,介绍几种纤维集成式光纤内光流控器件,通过折射率、气压、化学发光、荧光检测以及在线电泳分离检测的几个简单模型,说明了基于特种光纤的"纤内"微流检测结构及功能的实现。     

Gnuplot在大学物理实验演示中的应用

介绍了开源软件Gnuplot在大学物理实验演示中的应用,利用该软件对杨氏双缝干涉、牛顿环和李萨如图形进行演示,将计算机模拟仿真与物理建模相结合,使大学物理教学可视化.结果表明,相比于传统的Matlab、Mathematica和C语言等仿真程序,Gnuplot程序具有免费、简单高效、跨平台和仿真实验结果更直观生动等特点,很适合在演示教学及学生自主学习探索中推广,为物理演示教学提供了一种新的思路.     

基于开腔式马赫-曾德尔光纤干涉仪的高灵敏溶液浓度传感器

溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一，当监测和控制溶液浓度特性时，需要实时分析监测某些溶液的浓度。光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点，广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感。为了实现高灵敏的溶液浓度测量，通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel, M-Z)光纤干涉仪，通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移，实现了溶液溶度高灵敏度的检测。实验结果表明，该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高，灵敏度为-25.27 nm/%。     

中学生物教材中演示性实验的实施探究

为探究如何有效进行中学生物教材中的演示性实验的教学,以问卷的形式调查了汤原县2所普通高中的学生.根据他们对演示性实验的认识,在实验中的表现及对演示实验的期望,了解到生物演示性实验在当地的开展现状.针对相应的问题作出了分析,并给出了如何提高生物演示性实验教学的建议.     

波长编码型光纤传感器高精度解调技术研究进展

介绍了波长编码型光纤传感器高精度解调技术的最新研究进展,所涉及的解调技术能够实现对波长编码型光纤传感单元阵列的亚纳应变级分辨率的测量能力.首先回顾了光纤光栅应变传感技术,分析了高精度光纤应变传感器所选用的敏感元件;然后介绍了前馈式扫频激光线宽压缩技术和闭环轮询式探测技术,详述其理论原理、实现方案、性能指标;最后介绍了基于上述技术实现的高精度光纤应变传感系统实现地壳形变观测的应用实例,为各类高性能光纤传感器的研究与应用提供参考.     

光纤光栅三维拉力传感器设计

基于光纤光栅传感技术设计了一种用于监测变电站套管受力状态的光纤光栅三维拉力传感器.通过有限元仿真和实验测量结合的方式,实现了三维拉力传感器解调的设计和测试,在3个方向的灵敏度为0.01～0.02 με·N^-1.对传感器进行加载测试,测试结果与加载结果基本一致,在600 N加载范围内平均误差为5.13%,光纤光栅三维拉力传感器能够实现对三维拉力的准确测量.     

基于微结构光纤的纤内实验室技术及其应用

微结构光纤的横截面具有按照一定规律分布的微结构(通常是微米尺寸的空气孔),且沿光纤轴向保持结构不变,这些微结构将光约束在光纤的纤芯中传导.微结构光纤不仅本身是一种优秀的波导介质,而且分布在其包层、纤芯的微米尺度空气孔也成为材料集成的天然通道.因此,微结构光纤是构造纤内实验室的理想载体.首先简单介绍微结构光纤的分类和传导机制,然后结合作者课题组近几年的研究工作,综述基于微结构光纤的纤内实验室技术的工作原理、实现方法和主要应用.     

面向应用的光纤氢气传感技术

光纤类氢气传感器因基于光学原理,具有本质安全和无电磁干扰的特性,成为氢气传感器研究的热点,在电力设备健康监控、氢能源应用、地震监测等领域均有迫切需求.依照光纤类氢气传感器的类型,分别综述了微镜型、干涉型、消逝场型、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)型等4种不同光纤类氢气传感器的原理和研究进展.详述了近几年在光纤类氢气传感领域的工作,包括应用于高浓度氢气监测的钯合金型光纤氢气传感器、应用于中低浓度氢气报警的掺铂三氧化钨型光纤氢气传感器、应用于超低浓度痕量监测的三氧化钨-钯-铂纳米复合薄膜型光纤氢气传感器.对比3种技术方案的研究现状,分析需要解决的问题并对应用前景进行了展望.     

X射线小角散射中的粒子间相互干涉效应

X射线小角散射中的粒子间干涉效应是影响实验结果的一个重要因素.已有的若干粒子间干涉的模型和理论不能很好地解释实验事实.实际使用的粒子间干涉效应校正方法为不同浓度试样归一化散射曲线作图外推法.然而在材料科学的许多应用中常常无法测量不同浓度的稀释试样.因此找出干涉函数的经验方程有重要意义.该文测定了超细二硫化钼不同浓度试样在不同角度下的强度衰减因子,从而导出了干涉函数的经验方程:(?)~(-1)=[1+2.5ω~(1.4)+2θ°(15.4ω~(0.5)-23.6ω~2-1.3ω~(0.01))]~(-1)