微纳光纤改善光束质量的研究

采用时域有限差分法(FDTD),在微米量级下,模拟了微纳光纤对于光束质量的改善情况。实验中所使用的微纳光纤是采用火焰熔融拉锥法,将单模光纤熔融拉锥制成的,并采用CCD测量光束质量因子M2,对比测量了光束通过普通单模光纤和熔锥微纳光纤的光束质量。实验结果显示,与普通单模光纤相比,熔锥微纳光纤可以改善光束质量。实验与FDTD模拟计算得到的结果相一致。     

光纤在医学照明上的应用

介绍了多组分玻璃光纤、石英光纤和聚合物光纤在医学照明上的应用,现今医学上应用的光纤传光束以多组分玻璃光纤为主,传光束直径多在0.50-6mm之间,光纤传光束能将光直接引入到需要照明观察或诊断部位,具有体积小、操作方便和冷光照明的特点,典型的光纤传光束照明应用包括内窥镜、五官科用检查镜和手术用光纤照明镜等,光纤在医学上的应用解决了传统医疗器械的照明问题,使医用器械的性能得到很大改善和提高。     

化学式探头光纤传感器中的高斯光束耦合

本文以高斯光束传播规律为基础,对化学式探头光纤传感器中的激光器与光纤,光纤与光纤以及光纤与接收器的高斯光束耦合规律进行理论分析,并探讨了这种光纤传感器的合理设计方案.     

大芯径功率光纤中传输的激光束质量与偏振度研究

研究了在大芯径、多模功率光纤中传输的激光束光束质量和偏振与光纤长度的关系。用芯径为0．6mm的国产石英光纤及芯径为0．4mm和0．6mm的3M光纤做样品，实验结果表明输出光束的光束质量因子M^2值是光纤长度的双曲正切复合函数。线偏振光经光纤后其偏振度随光纤长度的变化呈指数衰减的关系。     

光子晶体光纤直接产生超连续贝塞尔光束

设计了一种用非线性光子晶体光纤直接输出超连续贝塞尔光束的方案。先用光纤熔接机在高非线性光子晶体光纤的输出端塌陷1 mm左右,然后将飞秒激光直接耦合到该非线性光子晶体光纤中,所产生的超连续光谱通过塌陷区域的模式耦合和相干叠加,直接输出了宽谱贝塞尔光束。该方案可以实现全光纤运转,不需要引入其他分立器件。从光纤中直接输出的超连续贝塞尔光束在米量级具有高度准直和无衍射特性。进一步实验验证了该光束在整个超连续光谱范围内具有贝塞尔光束的无衍射性和自恢复性。     

自主研发的严格单模光纤振荡器实现千瓦量级输出

<正>严格单模光纤振荡器是指光纤振荡器的输出光束只含有基模，而不含其他任何高阶模式。不同于含有少量高阶模式的单模光纤振荡器，严格单模光纤振荡器具有更好的光束质量和光束稳定性，可作为种子光源，有利于后续功率放大过程的模式控制，在光束合成、遥距加工等领域中也有着广泛的应用。不过，尽管现阶段数千瓦量级光纤激光器的光束质量因子(M²)可达到1.1以下，但已有研究表明：该光束质量的输出光场仍可能存在高阶模式，无法确保严格单模输出。     

光纤激光器凸端面选模理论和实验研究

为了改善光纤激光器的输出光束特性,将光纤端面加工处理成近似凸球面。从实验上研究了光纤端面为凸球面时对光纤激光器输出光束质量和输出功率的影响。在考虑横向空间烧孔效应的速率方程的基础上,建立了光纤激光器端面选模的理论模型,并对凸端面选模方法进行了数值模拟。结果表明,采取凸端面作为光纤激光器的输出端可以提高输出激光的光束质量。     

非均匀关联光束在湍流中的单模光纤耦合效率（特邀）

研究了非均匀关联光束经过大气湍流后的光纤耦合效率。研究结果表明,大气湍流中非均匀关联光束的光纤耦合效率优于传统高斯谢尔模光束;且调控光束相干长度可以提高光纤耦合效率;针对不同传输距离的情况,可以通过调控光束相干长度实现耦合效率的最优化。同时,文中还讨论了光源参数:束腰和波长;耦合透镜参数:接收孔径和焦距;湍流强度对光纤耦合效率的影响。该研究成果证明光场相干结构调控技术在提升光纤耦合效率中的应用,在自由空间激光通信研究领域存在重要价值。     

高亮度绿光半导体激光器光纤耦合系统设计与仿真

针对矩形阵列光束与光纤耦合的角度填充系数低,以及未能充分利用光纤数值孔径的缺点,提出密堆积阵列光束的光纤耦合方式以最大化角度填充系数,从而提升光纤耦合的输出亮度。基于该排布方式设计无像差平行平板缩束装置,相比于望远镜缩束系统,该装置可保持光束发散角不变,消除阵列光束之间的暗区,改善组合光束的光束质量。仿真结果表明,该装置可将14支功率为1.5 W绿光单管耦合进数值孔径为0.15和芯径为105μm的光纤中,获得93.75%的光纤耦合效率,输出功率为19.13 W,对应亮度为3.125 MW·cm~(-2)·Sr~(-1),系统的总光-光传输效率达91.10%。     

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.     

紫外-可见光谱水质检测系统的多束LED光纤耦合研究

针对紫外-可见光谱水质检测系统单个LED光源输出功率低、光束质量差的问题,提出了一种多束紫外LED光源与光纤合束耦合的结构设计方案.运用ZEMAX光学分析软件开展了仿真设计研究,针对紫外LED光源与光纤耦合发散角较大的问题,设计了非球面准直透镜,准直后发散角为0.403 mrad;针对光束尺寸与光纤的匹配问题,进行了消色差双分离聚焦耦合透镜的设计.实验结果表明,合束LED光束汇聚的弥散斑的RMS尺寸为186.412 μm,GEO点尺寸为290.071 μm,光束中95％以上的能量集中在300μm以内,实现了多束LED光源与光纤的高效耦合.     

一种具有迈克耳逊结构的新型光时域反射仪

利用传输光纤中后向瑞利散射光携带有光纤位置、外界振动等信息的特点,采用光纤迈克耳逊结构构成干涉型光时域反射仪,有望以分布方式传感沿光纤的微小振动信号.文中设计了一种新型结构的分布式光纤振动传感器,该传感器用3dB耦合器将波长为1310nm的红外激光分为两路相干光:参考光和传感光,它们中的后向瑞利散射光在耦合器处发生干涉,干涉信号的变化点对应于振动点所在的位置.将没有振动信号、加微小振动信号和加损耗干扰三种情况分别作用于传感光纤并进行了试验对比.结果表明,在微小振动的情况下,光强变化微弱;加损耗时,光强变化显著,定位准确.     

双芯光纤的偏振分束特性研究

偏振分束器是光学中的重要器件,它将入射光按其偏振特性进行分离,它主要应用于需要对偏振态进行有效控制的光学系统中。微型化光波导偏振分束器已成为光通信领域的研究趋势。双芯光纤偏振分束器承接了双芯的特殊优势,是一类基于模式干涉的偏振分束器,根据耦合长度的不同将两种偏振态分离开来,这一类的分束器具有设计灵活、体型小、价格低廉、应用广泛等优点。本文基于椭圆芯双芯光纤,先从理论方面介绍了偏振分束的原理,再利用Rsoft软件模拟分析了x、y方向的耦合长度及其x、y方向的耦合长度差值随纤芯长短轴比例、入射光波长、纤芯包层折射率差、纤芯间归一化距离的变化趋势。最后,通过优化设计,获得了长度为22.29cm、消光比可以达到20dB以上的偏振分束器。     

Recording of volume hologram using a beam pattern from taperedoptical fiber

A photorefractive volume hologram was recorded and probed using light diffracted from a tapered optical fiber as a reference beam. A single-mode fiber (SMF) was chemically etched and tapered to give a complicated beam pattern, and it is shown that the tapered optical fiber can be utilized to increase the storage density of the volume hologram. Spatial selectivity of the volume hologram with this method was increased by two times compared to the normal SMF referencing, which is due to the fact that the complicated beam pattern has little correlation with its shifted version     

半导体激光二极管的光纤耦合技术

将半导体激光二级管（LD）发出的光更高效地注入到光纤中是光纤激光器与光纤放大器研究的先决条件.半导体激光二级管包括二极管单管、条形巴、二维堆栈和二极管阵列等,其各自的耦合技术之间有联系也有区别.分析介绍了有代表性的柱状楔形法、V型槽法、微透镜法等二极管单管与光纤的耦合技术;光纤束耦合法、光束整形法等二极管条形巴与光纤的耦合技术;以及二极管二维堆栈和二极管阵列与光纤的耦合技术等各种光纤耦合技术,比较了这些方法之间的共通点,供今后的研究人员选择和参考.     

Optical beam forming techniques for phased array antennas

Three optical beam forming techniques are identified as applicable to large spaceborne phased array antennas. They are 1) the fiber replacement of conventional RF phased array distribution and control components, 2) spatial beam forming, and 3) optical beam splitting techniques. Two novel optical beam forming approaches, i.e., the spatial beam forming with a “smart pixel” spatial light modulator (SLM) and the optical beam splitting approaches are conceived with integrated quasi-optical components. Also presented are the transmit and receive array architectures with the new SLM.     

多模光纤激光靶面辐照匀滑特性研究

研究了基于光纤放大网络的激光惯性约束核聚变的靶面光场的均匀特性,采用透镜阵列匀滑多束多模光纤激光器集束后的光场,设计了合适的透镜阵列并进行相应的实验,获得聚焦后靶面处的极小光斑,其靶面光场顶部区域RMS(Root Mean Square)低于5%。同时实验上研究了靶面位置和集束激光器数目对匀滑效果的影响,合适的靶面位置和增加集束激光器数目能明显的改善匀滑效果。     

鼻咽癌药物我成像定位仪的光学设计

对药物荧光鼻咽癌定位的光学系统进行理论分析，给出了该系统的光学设计方法和设计结果。光学系统设计包括，激光器出射光束与光纤高效率耦合技术，同光轴非接触两光纤间的光束耦合技术以及获得较好的像清晰度和衬度的技术。     

光纤间光的耦合研究

使用简化为一维积分的数值方法计算分析了光纤耦合效率和接收光功率,为应用时的设计计算和测量数据的分析计算提供了一个准确方法。62．5／125多模光纤在高斯光强分布下的数值计算结果与实验测量结果的一致性表明,高斯光束可以较好地表示光纤光强的分布。对光纤耦合系数和近场范围内的光纤接收光强的测量数据的分析必须使用准确的方法计算,近似方法存在较大的误差。