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.     

表面芯光纤器件实验室

由于光纤端面尺寸小且可以长距离传输,功能单元和功能材料易于微纳尺度纤内集成,因而更适合发展集成器件.Lab-on-fiber集成器件已成为纤维集成光学的研究热点.该文详细介绍了两种具有较强倏逝场的表面芯光纤(外表面和内表面),重点研究表面芯光纤光学特性及基于表面芯光纤的器件传感应用.该类器件制备简单,在生物化学传感领域有重要应用.     

基于微光纤技术的小型多功能集成化光纤器件

直径为几百纳米到几微米的微光纤具有倏逝场大、非线性度高、光场束缚能力强、便于弯曲成环、易于接入现有光纤系统等特点,为光纤器件小型化和功能集成化提供了高自由度的平台.通过集成各种外部材料、制备多种多样的人工微纳结构、发掘内禀非线性特性等方法,可以看出微光纤的功能和应用具有无限的可能性.特别是在一根微光纤上实现多个功能的集成,使得基于微光纤的纤上实验室成为可能.该文从微光纤的基本特性、关键器件实现、外部集成、应用等方面介绍了该领域的相关进展.     

基于侧边抛磨光纤的传感技术研究综述

随着光纤微加工技术的发展,侧边抛磨光纤(side polished fiber,SPF)在光纤传感器领域开辟了一个新纪元.在普通通信光纤的基础上,通过完全或者部分去除一段长度的光纤包层形成传输光场的"泄漏窗口",利用光场与物质相互作用来激发、控制、探测光纤纤芯中的传输光场,从而制备了各种基于倏逝场的传感器.优化光纤的抛...     

层状YIG薄膜波导中的静磁正向体波与光相互作用

利用新的微扰方法导出了层状YIG薄膜波导中静磁波微扰下的光模式耦合振幅方程;讨论了静磁波-光相互作用Bragg衍射效率和扫描特性;实现了端面耦合方式下的静磁正向体波-光的非共线相互作用,并研究了静磁正向体波频率和功率对其的影响.     

基于PbS掺杂少模光纤的线偏振模放大

本文采用改进的化学气相沉积（modified chemical vapor deposition,MCVD）法制备了一种新型少模光纤——硫化铅（PbS）掺杂少模光纤,研究了该光纤的荧光特性,并基于空间光调制器搭建了少模光纤放大系统,测量了光纤的模式增益特性。实验结果表明：在980 nm激光泵浦下,该光纤表现出超宽带近红外发光,光谱范围为1 050~1 650 nm;在1 540~1 560 nm波段范围内,实现了LP₀₁和LP₁₁模式放大,平均模式开关增益为4.5 dB,差模增益小于0.6 dB。该光纤为模分复用系统实现宽带模式放大提供了可行性。     

掺钕塑料光纤放大特性数值模拟

从四能级速率方程和功率传输方程出发,分析了掺钕塑料光纤的放大特性.分析了信号增益与光纤长度的关系,当泵浦功率为200 m W时,最佳增益长度为70 cm,波长1068 nm荧光对应最大增益为10.5 d B.分析了信号增益随泵浦功率、光纤纤芯的变化规律,得到了减小光纤芯径是降低阈值泵浦功率有效途径之一的结论.     

拉锥光纤传感技术

拉锥光纤传感技术作为一种新兴的传感技术,在电力、石油化工、生化、航空航天、环保、国防等领域有着重要的应用价值并逐渐成为当前国际上的研究热点之一.与普通光纤相比,拉锥光纤的模场直径为微米或纳米量级,极大地增强了光在光纤中传输时的倏逝场,从而显著提高此类光纤传感器的灵敏度及响应速度,缩小了光纤传感器的尺寸,使其在传感应用中更具优势.该文分析并讨论了拉锥光纤传感器的理论基础、关键技术及相关应用.主要内容包括:1)阐述了微米光纤耦合传感器的原理、制备工艺及折射率和温度传感特性.2)讨论了单模-多模-单模及单模-拉锥多模-单模光纤结构的传感原理并实现了一种基于单模-拉锥多模-单模的高灵敏度折射率传感器.3)为拓展拉锥光纤传感器的应用范围并提高其空间分辨率,发展了一种半拉锥光纤传感器微探头.4)介绍了拉锥光纤在光通信及微操纵等方面的应用.     

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.     

光纤中瞬态受激布里渊与瑞利后向散射的协作效应

光纤中的非线性效应极大地影响了光信号的传输距离和保真度.通常情况下,光纤中的非线性效应主要是受激布里渊散射(SBS)和瑞利散射.避免或者合理利用这些效应是解决上述问题的可能途径.实验研究了瞬态情况下具有光纤相位共轭镜的主振荡器-功率放大器(MOPA)系统在不同重复频率和泵浦能量下的输出光谱特性.结果显示:在适当的泵浦、耦合条件下,多模光纤也能单模工作.对于所观察到的谱线变窄现象解释为受激布里渊散射与Stokes场的双瑞利散射造成的分布式动力学反馈的协同作用.     

Nd:YAG介质的相位共轭反射率的实验研究

本文对闪光灯泵浦的饱和增益介质Nd∶YAG中采用偏振正交泵浦光的1.064μm的相位共轭特性进行了实验研究.实验主要分析了相位共轭反射率和相位共轭光能量与小信号增益长度积、泵浦光的能量比以及各光束的光通量密度等参量的关系.实验结果与理论计算吻合较好.而且实验中观测到在弱探测光的情况下超过100%的共轭反射率.最高的相位共轭光能量是0.7 mJ.     

基于飞秒瞬态反射技术的单晶硅薄膜超快动力学研究

以飞秒激光放大器作为光源,利用瞬态反射实验技术研究了厚度为1000 nm的单晶硅薄膜瞬态反射率变化过程.实验系统采用激光脉宽为120 fs,泵浦光波长为400 nm,探测光波长为800 nm.实验结果表明:随着泵浦光照射到样品表面后,样品表面的反射率变化在百飞秒内迅速增加到峰值,之后伴随着数皮秒的弛豫过程反射率的变化速率逐渐放缓.利用双e指数函数拟合出不同激光脉冲作用下反射率变化的快弛豫时间.并建立了TTM-Drude模型,分析了飞秒激光与单晶硅薄膜表面相互作用后电子温度和晶格温度的变化过程,得到不同脉冲能量作用下电子-晶格温度变化曲线,并分析了快弛豫过程中发生的物理过程.     

光纤陀螺中双折射调制噪声的实验观察与理论分析

本文对光纤陀螺中双折射调制噪声的性质进行了研究.在采用高双折射光纤的陀螺系统中,实验观察发现,双折射调制噪声对系统长期性能影响很大,特别在光纤环中偏振方位控制不理想的情况下,将使系统的长期零漂增大.此外,在信号检测频率处,发现双折射调制产生的噪声与Sagnac信号有确定的π/2相位差.本文建立在Jones表述基础上的理论分析,为解释和消除此噪声对系统性能的影响提供了依据,给出了与实验完全一致的结果.最后,根据这些结果,对消除双折射调制噪声对系统性能影响的方法进行了讨论.     

(BiTm)3(FeGa)5O12磁光单晶薄膜

本文论述(BiTm)₃(FeGa)₅O₁₂膜的液相外延和磁光特性.研究了外延工艺对膜的生长速率和磁光性能的影响,得到膜的磁光优值θ_F/α达2.9deg/dB,并观察了膜的磁畴结构和内部缺陷.对该薄膜制成的磁光调制器进行了低频调制试验.     

四层平面介质光波导的渐近解析方法

该文用渐近解析方法求解四层平面介质光波导问题,它将特征方程以一个小参量的级数展开,从而得到传播常数的一阶至三阶近似解.这一方法本身可达任意精度,然而数值结果表明:简单的二阶近似解的精度对晶体型光纤偏振器消光比的计算已经足够了.     

高斯型扩散光波导导模特性的研究

本文应用最陡下降逼近理论(SDAT),研究了高斯型渐变折射率分布扩散光波导的导模特性。以二项式折射率分布光波导作为参考系,直接以高斯项作为微扰,避免了普通微扰方法的发散困难及其在近截止区的反常,导出了导模传播常数与模场分布的解析表达式。     

增益调制型波长转换器的噪声变换特性分析

建立了基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制(XGM)波长转换器的噪声变换理论模型,并进行了数值计算.结果表明,入射的泵浦光功率及入射的探测光功率的大小对噪声变换有直接的影响.在适度的输入功率范围内,噪声得到有效的抑制,提高了转换输出信号的质量.     

超模式概念及应用

在场展开问题中,引入超模式的概念,作为已熟知的理想模式和本地模式的有用补充.对于光波导传输特性的研究,审慎地选择展开场的模式(理想模式、本地模式、超模式),将有助于理论分析并使问题简化,本文用若干实例来说明这个基本的、但看来尚未被足够注意的观点.     

Chirp-BOK-BPSK调制超宽带无线传输技术

分析了正向和反向线性调频脉冲尖锐的自相关特性与极低的互相关特性.基于此特性,在Chirp-BOK调制方法的基础上提出了Chirp-BOK-BPSK调制方式,将输入数据同时调制到Chirp脉冲的调频斜率和正反向相位上.推导了Chirp-BOK-BPSK调制信号的表达式以及在AWGN信道下的系统误码率,且该调制信号在室内信道下存在较大码间干扰.最后通过仿真分析比较了Chirp-BOK-BPSK和Chirp-BOK UWB系统在AWGN信道下最佳接收机性能,信噪比为12 dB时系统误码率低于10-4.     

FSK/PSK复合调制雷达信号的识别

针对具有低截获概率特性的FSK/PSK复合调制雷达信号的特点,研究了FSK/PSK信号的识别,采用二叉树方法提取了基于信号幅度和相位的特征参数,研究并实现了PSK、FSK和FSK/PSK复合调制雷达信号的识别. 理论和仿真结果表明,所提出的算法在信噪比不小于5 dB时,FSK/PSK复合调制雷达信号的正确识别率达到了99%以上.