空芯光子晶体光纤与单模光纤耦合优化及在拉曼气体检测中的应用（英文）

分析了由菲涅尔反射、中心点偏移引起的耦合损耗.提出了一种新的方法——用T型金属管作为光子晶体光纤和单模光纤的连接器.计算了从单模光纤到光子晶体光纤方向以及从光子晶体光纤到单模光纤方向的最佳耦合距离,分别为15μm和25μm,实验证明了结论的可靠性.与传统的检测方法相比,采用光子晶体光纤的检测方法使得拉曼信号得到明显增强.以氮气为背景气,采用氧气肯定了光子晶体光纤同拉曼检测技术相结合后在气体检测方向的应用前景.     

利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥

光子晶体光纤的拉锥是实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段。通过优化普通光纤拉锥机的参数,利用"快速低温"拉锥法有效控制了光子晶体光纤空气孔的相对塌缩。实验中实现了两种不同光子晶体光纤的拉锥,光纤外径分别从原来的125μm拉锥到50μm和30μm,光纤的孔直径和孔间距之比基本保持不变,拉锥损耗小于0.4 dB。基于普通熔融拉锥机的光子晶体光纤低损耗拉锥为光纤器件的制作奠定了基础。     

大模场低损耗光子晶体光纤的研究与设计

为了改善高功率光纤激光器的非线性效应,提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件,分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素,得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律,从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明,保证单模传输的情况下,在1.064μm波长处,优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm2,对应的非线性系数可低至5.68×10-5 m-1·W-1,限制损耗可降低到4.55×10-7 dB·m-1。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性,在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。     

利用GaAs作为饱和吸收体的被动调Q光子晶体光纤激光器

利用GaAs晶体作为可饱和吸收体, 实现了掺镱光子晶体光纤激光器的被动调Q输出。实验用掺杂光子晶体光纤的芯径为21 μm, 数值孔径为0.04, 在实现了大模场面积的同时, 保证了激光器的单模运转, 从而得到高光束质量的激光输出。实验使用高功率半导体激光器作为抽运源, 采用自行研制的耦合系统将抽运光耦合进入光子晶体光纤的包层中。在激光器平均输出功率为5.8 W时, 实验得到的最短输出激光脉冲为80 ns, 重复频率为6.7 kHz。     

大芯区的单模光子晶体光纤

采用毛细玻璃管拼接并拉丝的方法试制成功光子晶体光纤样品 ,它由石英纤芯和周围呈六角形分布的两圈气孔组成 ,气孔直径 4 μm ,间距 17μm ,芯区直径 30 μm。理论模拟和光学实验均证实此光纤在 6 32 8nm以上的波长范围内为单模光纤     

高非线性光子晶体光纤与单模光纤低损耗熔接实验

在理论分析基础上,采用常规电弧放电熔接技术,在1550 nm波段对高非线性光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)的熔接损耗机制进行了实验研究,指出模场失配是造成两者直接熔接损耗的主要因素;而熔接过程中因放电电流过大或放电时间过长所导致的光子晶体光纤的包层气孔形变以致塌陷,会引起超过10 dB的附加损耗。采用过渡光纤有效地缓解了两种光纤模场的失配;通过优化放电参数,有效地避免了光子晶体光纤包层气孔的塌陷,实现了高非线性光子晶体光纤和单模光纤的低损耗(<1 dB)熔接。     

新型大模场光子晶体光纤传输系统及其传输特性分析

通过在多模光子晶体光纤的两端分别连接一根单模光子晶体光纤,对其选择合适的参数,形成一种可以实现低弯曲损耗、大模场单模传输的光纤传输系统。运用数值仿真,分析了该传输系统在模场面积、弯曲损耗、连接损耗等方面的特性。研究结果表明,多模光子晶体光纤与单模光子晶体光纤所组成的系统可实现有效的单模传输;工作波长为1064nm时,多模光子晶体光纤在直波导状态时的基模模场面积可达1593μm2;在弯曲半径低至10cm时,多模光子晶体光纤仍然可以保持低损耗传输。经过对多模光子晶体光纤结构参数的优化,其与单模光子晶体光纤的连接损耗降低至0.085dB。     

大模场光子晶体光纤研究进展

大模场光子晶体光纤具有无截止单模运转和大模场面积特性,可以克服由激光功率密度过高引起的非线性效应对高功率系统尤其是超快脉冲系统的限制。近年来它在高功率光纤激光器、高功率光纤放大器、高功率能量传输以及高灵敏度传感器等领域引起广泛关注。回顾了大模场光子晶体光纤的研究历程,从大模场光子晶体光纤的特征参数、结构设计方法和应用热点等方面总结了大模场光子晶体光纤的研究现状,最后对其发展前景进行了展望。     

光子晶体光纤与普通单模光纤之间耦合损耗的理论分析

利用有效折射率模型对光子晶体光纤与普通单模光纤的耦合损耗进行了理论分析,得到了耦合损耗与光子晶体光纤结构参量、波长之间的依赖关系,确定了取得最优耦合的光子晶体光纤的结构参量。     

全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔

通过气体填充和泄漏实验,结合微管管流理论,研究了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)高压气体填充和泄漏特性。结果表明,空芯光子晶体光纤的气体填充过程缓慢,减小出口密封腔体积可有效缩短充气时间。当将空芯光子晶体光纤一端与单模光纤(SMF)熔接后再进行氮气填充,对于3.03×106Pa填充气压,在4 h内,9 m长的空芯光子晶体光纤内部气压将达到平衡。实验测量了该9 m长,3.03×106Pa的充氮空芯光子晶体光纤单端泄漏速度随时间的演变特性,给出了一种制作全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔的方案,并指出测量的单端气体泄漏速度随时间变化关系可用来评估最终腔压。在此基础上,制作了空芯光子晶体光纤高压气体腔,腔压为1.73×106Pa,光损耗为9.3 dB。     

光纤布喇格光栅在光纤通信中的应用

文章介绍了一种新型的光无源器件－芯内光纤布喇格光栅在光纤通信领域中的应用，分析了光纤布喇格光栅器件的性能以及存在的某些问题。     

光纤波片对光纤环形镜线性传输特性的影响

利用单模光纤应力双折射率效应，在线性光纤环形镜中引入在线光纤波片、通过改变光纤波片主轴方向，可以实现对一光纤环形镜率和反射率的实时调节。实验结果与理论分析的相致。     

Tm-doped mode-locked fiber lasers

Ultrashort pulse fiber lasers are increasingly used in various areas for scientific as well as industrial purposes. In contrast to ultrashort pulse lasers based on ytterbium- and erbium-doped fibers, the dispersion of silica fibers in the amplification band of thulium-doped fibers around 2 μm is typically anomalous, which has fundamental impact on the pulse propagation. In this paper, mode-locked thulium-doped fiber lasers operating in different pulse propagation schemes are presented. The transfer of various concepts into the 2 μm wavelength range, which have been successfully applied for pulse parameter scaling in the 1 and 1.5 μm spectral region, are discussed on the basis of experimental and numerical results.     

光纤机敏结构评述

介绍了光纤机敏结构的概念，效益及应用。对光纤机敏结构中光纤传感器、执行器、人工神经网络三大关键技术的现状与发展作了简单评述。     

High-power ns-pulse fiber laser sources for remote sensors

The development of fiber-based laser sources for space-borne remote sensors must meet many concurrent requirements including high pulse energy/peak power, excellent beam quality, narrow spectral linewidth, simple thermal management, small volume and mass, low power consumption, rugged packaging, and long-term reliability. To address these requirements, many aspects of pulse fiber laser technology must be advanced beyond the state of the art of traditional optical sources used in telecommunications and materials processing. In this article, we discuss component and solutions that enable pulsed fiber laser sources to support remote sensing from space. We also describe several examples of such sources and characterize their performance.     

A temperature-insensitive strain sensor using a fiber Bragg grating

A novel temperature-insensitive strain sensor based on a fiber Bragg grating is demonstrated. The front section of the fiber Bragg grating is fixed to a crystal plate, and the other section is linearly etched by HF acid. The reflected power and bandwidth of the grating vary linearly with strain and is insensitive to temperature variation.     

双抛物型光纤的研究

提出了折射率分布呈双抛物线结构的光纤，研究了它的传输特性，并与W型光纤做了比较，证明它是一种性能优越于W型光纤的新型光纤结构。     

光纤电视传输系统

本文综述了光纤电视传输系统的原理、构成、优点、主要技术指标和发展方向,并与现有的电视信号传输手段进行了技术经济分析比较。因此对各地电台说来,光纤已不再是明天的技术,而是今天就可实用的传输媒介。     

基于强色散搭配光纤的孤子传输

采用常规单模光纤成功地进行了孤子传输的基础性实验。采用大色散的常规单模光纤与正常色散光纤搭配进行了实验研究,得到了一些有益的结论。     

Wavelength-switchable fiber ring laser using cascaded fiber Bragg gratings combined with amplitude modulator

The wavelength-switchable fiber laser has been studied in this paper. A wavelength-switchable erbium-doped fiber ring laser constructed using cascaded five fiber Bragg gratings (FBGs) incorporated with amplitude modulator is achieved and switching over 5 separate wavelengths has been demonstrated. The output power is about −4 dB m, the 3-dB linewidth is less than 0.02 nm, and the side mode suppression ratio is more than 45 dB. The transit process of the wavelength switching from one wavelength to another is studied and the lasing competition is also investigated.