非接触式测量制动器工作温度的光纤传感器

为了非接触式测量提升系统制动器工作温度,研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器.传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成.氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面.光纤采用6芯结构,位于中心的光纤(纤芯直径400μm)为光输出光纤,用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面;位于中心光纤外围的5根光纤(纤芯直径192μm)...     

光纤技术基础知识讲座(3) 第3章 光纤的技术参数与选择

在CATV系统中选择光纤与光缆之前,应该准确阅读说明书中有关技术参数的定义,当充分理解之后才能进入选定阶段。本文将就光纤与光缆的技术参数定义与选定方法分述如下。1光缆的技术参数定义1.1光纤的参数(1)纤芯直径光纤是由形成同心圆状的纤芯和周围的包层构成的。纤芯是传播光波的部分,它的折射率略高(η=1.47)于包层(η=1.46),两者的折射率差仅为1%。但却能在纤芯中形成光的全反射波导。光纤的纤芯直径因传播模式而异(参阅图1)。纤芯直径用其周围最近似圆的直径表示。纤芯直径越细愈能实现宽带化。现在有直径为8～9μm的单模光纤,也有直…     

椭圆芯双模光纤特性的理论研究及应用

比较了圆芯和椭圆芯光纤中横电场模式和能量密度分布情况,指出当椭圆芯光纤的椭圆度1＜e＜2.3时,传输的两个低阶模为LP01基模和eLP11模,第二高阶模为0LP11模;当e＞2.3时,第二高阶模为EH11模,讨论了LP11模式的形成.结合圆芯双模光纤参数的表达式,推导出了椭圆芯光纤的模间拍长LB公式,并给出了eLP11模的归一化截止频率Vc与椭圆度e的关系,由此确定了所选椭圆芯光纤的双模工作参数.最后简要介绍了椭圆芯双模光纤在传感器中的应用.     

高功率光纤激光器用20/400双包层掺镱光纤

采用改进化学气相沉积结合溶液掺杂法制造出了掺镱石英光纤预制棒,预制棒轴向上芯径波动小于5%,折射率差波动小于8%。研磨加工后拉制出20/400双包层掺镱光纤,光纤纤芯不圆度为2%,芯包同心度偏差为0.87 μm。双包层掺镱光纤在1095 nm的包层损耗为2.1 dB/km。采用拉制的掺镱双包层光纤作为直接振荡结构全光纤化激光器的增益光纤实现了1195 W的1080 nm激光输出,斜率效率达82%。     

采用D形不规则多模光纤产生部分相干激光

研究了一种D形不规则多模光纤,用于产生相干度低的部分相干激光.理论分析了D形不规则多模光纤传导模型,数值模拟仿真了D形不规则多模光纤内光线轨迹和光强度分布.实验结果表明,采用长度500 mm、芯径200 μm的D形光纤作为变换元件可以得到相干度低的部分相干激光,其输出光斑相干度明显低于圆柱形阶跃折射率光纤的输出光斑相干度.     

窄脉冲高功率激光光纤耦合技术研究

研究了实心圆锥形光锥和光纤截面的各种曲面的几何成像原理,利用光锥会聚光能的作用降低会聚光功率密度,采用球面光纤头,扩大光纤接收光能的面积.使激光光束垂直于光锥大端入射,40～50%的激光直接射出小端,其余激光在光锥内发生一次全反射射出小端.光纤头球面贴近小端同轴放置,使进入光纤的光线入射角大于光纤的全反射临界角,从而实现窄脉冲高功率激光的光纤耦合. 文中对圆锥形光锥和光纤头球面的参数进行计算.由传输光束的截面和光纤纤芯尺寸选取小端直径,使它略小于光纤纤芯直径,根据光纤数值孔径确定光锥顶角和光纤球面曲率半径. 实验采用固体YAG高重复率电光调Q激光输出,平均功率30 W,光束直径Φ6 mm,光纤纤芯直径Φ0.6 mm,实心圆锥形光锥小端直径Φ0.4 mm,光锥顶角24°,材料折射率1.52,光纤耦合效率75%.(PG10)     

锥形塑料光纤光束准直特性的研究

利用光线追迹法分析和仿真了锥形塑料光纤中的光线传输特性.推导了子午光线和斜光线在锥形塑料光纤中传输的递推公式.证明了在锥形塑料光纤中,如光线从小端入射,随着光线在纤芯-包层界面的反射次数m的增加,光线与光纤中心轴线的夹角θm将逐渐变小.光纤锥角α越大,θm减小越快,但α越大,光纤输出光线发散角也越大.随着反射次数的增加,所需光纤长度也快速增加.分析结果表明,用小锥角锥形塑料光纤作为准直器是比较合适的.     

半导体激光列阵的高功率高亮度光纤耦合技术

设计了一种可同时实现高功率和高亮度激光输出的简单有效的光纤耦合技术.首先借助光纤列阵实现光束由线性排列到圆形排列的转换,从而有效提高半导体激光列阵输出光束的对称性;然后通过微透镜将光纤列阵输出的圆对称光束耦合进入一根较细的光纤,以进一步压缩光斑直径并提高光束亮度.基于几何光学的理论分析表明;在合适的参数条件下,直径为1.3 mm的光纤列阵输出光束与直径为0.4 mm的单根光纤的耦合效率可达90%以上,即在功率损耗低于10%情况下,激光束的亮度提高了近9倍.     

应力对相移DFB光纤激光器输出特性的影响

通过对相移DFB激光器的光栅中心位置部分施加应力,可以使得相移光纤DFB激光器工作在单纵模单偏振状态下.在远离中心位置施加应力, 可使得相移DFB激光器成为具有单向取向输出的激光器. 掺Yb3+光纤参数如下:光纤芯径为6.10 μm,截止波长为907 μm.对975 nm的吸收为68 dB/m.相移光纤光栅制作在Yb3+光纤上,长度为10 cm, 相移在光纤光栅的中间.实验所用抽运源为波长为976 nm的带尾纤的半导体激光器,抽运光经WDM进入DFB光纤激光器,激光器运行在1053 nm. 在未加应力前,当抽运功率为78 mW时,DFB激光器的两端最大输出功率为216 μm±10%.用自由光谱范围为640 MHz,精细度为20的扫描F-P干涉仪测量其光谱图, 发现激光运行在双偏振输出状态,用格兰棱镜测量激光输出的偏振特性,消光比仅为1.6 dB. 对光纤光栅的中心位置施加一个应力,这时从扫描F-P所测的光谱来看,激光输出为稳定的单纵模单偏振输出,用格兰棱镜测量其消光比为14 dB,当抽运功率为78 mW时,最大输出功率抽运端达到356 μW,另一端为230 μW. 对离光纤光栅相移区的位置为1cm的地方施加同样的应力,从上述F-P干涉仪所测的光谱来看,激光输出为单纵模输出.格兰棱镜所测消光比为4.14 dB.抽运端最大输出为800,另一端为112. 对离光纤光栅相移区为2 cm的地方施加应力,从扫描F-P干涉仪来看,激光输出为单纵模输出,用格兰棱镜所测消光比为1.47 dB,抽运端最大输出为932 μW,另一端为83 μW.(OC10)     

高功率光纤激光器反常模式不稳定效应实验研究

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定（TMI）阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明：当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管（LD）作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。