分步迭代算法在LPG折射率特性研究中的应用

采用分步迭代算法对简化的包层模式本征方程进行数值求解,这种方法由机器选取初值,整个过程无需人工干预,核心代码只需几十行且计算速度快,可求解任意环境折射率下各次包层模式的有效折射率（包括实数解和复数解）,从而可在很宽的范围内对长周期光纤光栅（LPG）的折射率特性进行数值仿真。与实验结果进行了对比,证明了该算法对求解拥有多个复数根的超复杂超越方程是一种比较有效的方法,这对于应用该算法研究更多包层光栅及镀膜光纤光栅的其他特性具有一定的意义。     

环境折射率对长周期光纤光栅谐振波长的影响

长周期光纤光栅是近几年出现的新型光纤器件,表现为前向传播的纤芯导模与同向传播的各阶次包层模在特定波长时的模式耦合,因此它在温度、应变、折射率传感方面比普通的光纤光栅有更大的优越性.运用耦合模理论,首先讨论了长周期光纤光栅的谐振波长,并模拟了其透射谱.其次在理论上详细分析了长周期光纤光栅对环境折射率的敏感特性,讨论了环境折射率敏感度因子与包层模次数的关系,并比较了不同环境折射率下的灵敏度.最后模拟了在环境折射率小于光栅包层折射率的情况下,谐振波长随环境折射率变化的规律.     

基于强度检测的包层模谐振特种光纤传感系统

提出了一种基于强度检测的包层模谐振特种光纤传感系统。包层模谐振特种光纤是一种新型的传感元件,对折射率和弯曲等物理量十分敏感。利用它的光谱滤波特性,结合分布式反馈激光器的窄带光谱,可将传感参量改变而引起的光谱移动,最终转化为光强度的变化。在该传感系统中设置了参考光路,抑制了光源波动对实验结果的影响。分析了传感系统中其他影响传感精度的因素。这种方法基于光强度的测量,采用全光设计,无需机械部件调谐,具有方法简单、成本低廉等优点。通过实验,实现了0.0005 R.I.U.(单位折射率)的解调精度。     

镀膜长周期光纤光栅双峰谐振折射率传感特性

基于严格的相位匹配公式,在充分考虑材料色散的基础上,详细研究了镀膜长周期光纤光栅的双峰谐振效应.研究发现,随着环境折射率的变化,发生谐振的双峰也发生变化,且变化趋势相反.给出了镀膜长周期光纤光栅双峰谐振波长之间的距离随环境折射率变化的关系,并与普通长周期光纤光栅的同等情形进行了比较,发现镀膜长周期光纤光栅的双峰谐振能够极大提高长周期光纤光栅的折射率灵敏度.但由于发生双峰谐振需要的包层模式次数较高,故其探测范围比应用低次耦合的单峰探测范围要窄.     

应用镀膜长周期光纤光栅实现微折射率变化的测量

基于长周期光纤光栅(LPFG)4层镀膜模型,详细研 究了耦合的包层模式、薄膜厚度、薄膜折 射率和环境折射率等因素对镀膜LPFG折射率灵敏度的影响。研究发现,薄膜材料 折射率越高、薄膜厚度越接近最优薄膜厚度和耦合的包层模式越接近转折模式,镀膜LPFG的 折射率灵敏度越高。应用这类LPFG可对诸如乳化液、蔗糖溶液等在 浓度较小时浓度的微小变化引起的折射率微变化进行有效测量。以浓度为0～8%(对应的折 射率变化为1.3316~1.340,远离LPFG折射率敏 感区域)的乳化液为例进行了测量数值分析,结果表明,应用这类镀膜LPFG可以实现对远离 折射率敏感区的溶液浓度的微变化进行有效测量。     

改进长周期波导光栅折射率传感特性的研究

提出了一种附加高折射率覆盖层的长周期波导光栅折射率传感器结构.通过模拟外折射率变化所引起的高阶模式等效折射率的改变以及该高阶模式与基模相耦合的谐振波长的漂移,研究了长周期波导光栅对外界环境折射率的传感特性.模拟表明,高折射率外覆盖层的加入会使得原有的覆盖层高阶模式发生重组,高阶模式等效折射率和模式耦合的谐振波长随之发生跳变.此时,长周期波导光栅外折射率传感器的敏感度和工作范围将极大地提高.     

基于硅基微环谐振器的折射率传感研究综述

片上折射率传感在安全检查、环境监测、健康诊断和食品监督等领域有着广阔的应用前景,基于硅基微环谐振器的折射率传感器具有微型化、集成化等优点,已成为当前研究的热点。文章首先对硅基微环谐振器的折射率传感探测原理进行了介绍,然后依据探测原理分类梳理了国内外硅基微环折射率传感的最新研究进展,并分析总结了不同传感探测原理的优缺点,最后讨论了现阶段硅基微环谐振器在折射率传感中存在的问题和未来的发展方向。     

SiO_2-Al_2O_3-SiO_2光子晶体缺陷腔的折射率传感特性

为了提高光子晶体折射率传感器的灵敏度和品质因数,提出了一种基于表面波谐振原理的缺陷态光子晶体-棱镜耦合传感结构。通过分层传输矩阵法对该结构建立传感理论模型,得出古斯汉欣位移与谐振波长的变化关系,从而建立谐振波长与待测样本折射率的关系模型。以SiO2-Al2O3-SiO2作为缺陷腔来代替传统表面等离子体共振(SPR)传感器中的金膜,构成折射率敏感层;采用Al2O3作为吸收层,从而在反射光谱中得到谐振缺陷峰,通过缺陷峰值的漂移实现待测样本折射率的动态监测;以乙二醇溶液为待测样本,对该折射率传感结构的Q值及灵敏度进行了分析。结果表明,其灵敏度约为3596nm·RIU-1(RIU为相对折射率单位),Q值约为1087.7,证明了结构设计的有效性,并可为高灵敏度和高Q值折射率传感器的设计提供一定的理论指导。     

双峰效应光纤光栅薄膜传感器的优化设计

利用双峰谐振效应,通过在长周期光纤光栅(LPFG)包层表面涂覆一层对周围气氛敏感的薄膜,建立了一种新型薄膜传感器,其双峰谐振波长间隔随薄膜折射率的变化而变化.基于三包层光纤光栅物理模型,根据耦合模理论研究了传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参数(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参数(光栅周期Λ、折变量σ)之间的关系.采用最优化数值方法,确定了最佳的膜层光学参数和光栅结构参数.计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-7.     

二维光子晶体波导微腔传输特性的研究

用时域有限差分(FDTD)法和快速傅里叶变换(FFT)方法计算了二维正方格子光子晶体的点缺陷的谐振频率,研究了点缺陷的半径和背景材料折射率的变化对谐振频率的影响.研究结果表明,谐振归一化频率随点缺陷的半径或背景材料折射率增大而减小,当点缺陷半径增大到0.45r时,谐振中心归一化频率为0.336,波导微腔传输系数最大为9...     

二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究

通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究，提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础，提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法，实现了高折射率玻璃微珠折射率的测量。实验证明，该方法的测量精度为0．4％，测量结果得到了V棱镜测试方法的证实。     

Propagation characteristics of single-mode optical fibers with arbitrary complex index profiles

A rapidly converging numerical technique for the evaluation mode characteristics of circularly symmetric optical fibers with an arbitrary complex refractive index profile is presented. This method is based on transmission-line principles. From Maxwell's equations, we derive a transmission-line equivalent circuit for the optical fiber refractive index profile and we demonstrate how it can be used to determine the mode effective index (normalized propagation constant) of cylindrical dielectric waveguides. To illustrate the effectiveness of the procedure, we have applied it to circularly symmetric fibers with complex step, parabolic, and segmented optical refractive index profiles. We have used this method to evaluate and manipulate the gain in a typical 980-nm pumped erbium-doped fiber as well as for calculating attenuation of optical fibers when radial loss factors are present.     

一种简便的测量薄透明体折射率的方法

提出了一种比较巧而简便的测量薄透明体的折射率的方法，即利用同一个楔形盒装入两种样品，一为待测样品，另一为易测折射率的透明液体参照物，将楔形盒置于迈克尔逊干涉仪光路中。利用对比，可较大地简化步骤，减少烦杂计算，从而较快地得到良好结果。用此方法测量了某聚合物分散液晶的折射率，与用其他方法得到的结果相符。实验表明该方法有便于操作、成本低、效率高等优点，对薄透明体或其他材料的折射率测量具有一定的参考实用价值。     

一种简便的测量薄透明体折射率的方法

提出了一种比较巧而简便的测量薄透明体的折射率的方法,即利用同一个楔形盒装入两种样品,一为待测样品,另一为易测折射率的透明液体参照物,将楔形盒置于迈克尔逊干涉仪光路中。利用对比,可较大地简化步骤,减少烦杂计算,从而较快地得到良好结果。用此方法测量了某聚合物分散液晶的折射率,与用其他方法得到的结果相符。实验表明该方法有便于操作、成本低、效率高等优点,对薄透明体或其他材料的折射率测量具有一定的参考实用价值。     

全国大气折射率剖面预测方法

地球上空的不均匀大气对雷达探测性能具有较大的影响,为提高雷达探测精度,首要问题是能够精确预测到雷达作用区内的大气折射率剖面.针对我国国土面积大、地形复杂、大气环境参数变化多样的特征,根据无线电气象学理论,采用全国大气环境栅格技术,提出了一种全国大气折射率剖面预测方法.根据我国大气环境分布特征,把全国分成1 840个栅格...     

Nano-ZnO film preparation at low temperature and the optical indices calculation

The refractive indices of thin films based on Kramers-Kronig theory are corrected. And the correction theory is used to determine the optical indices of nano-ZnO thin films prepared by low temperature sol-gel method. The calculated results indicate that in the visible （Vis） range, the refractive indices of nano-ZnO thin films exhibit a slight abnormal dispersion, while in the ultraviolet （UV） region, the refractive indices increase with wavelengths increasing （normal dispersion）. But the refractive indices show complex change near the absorption edge. The maximum refractive index （1.95） of nano-ZnO thin films within UV range at low temperature annealing is much lower than that of the films annealed at high temperature. The absorption and refractive indices are closely related to the defects in nano-ZnO thin films.     

Si基片上掺Ge SiO_2的火焰水解法制备

用火焰水解法在单晶Si片上沉积了掺Ge的SiO2 (GeO2 SiO2 )粉末 ,随后在高温炉中将此粉末烧结成玻璃 .用光学显微镜观察了样品表面形貌 ,研究了不同的烧结工艺对样品形貌的影响 .用X射线光电子能谱检测了样品的元素组成 ,并用棱镜耦合法测量了样品的折射率和厚度 .结果表明 ,用适宜的工艺条件制备出的掺Ge的SiO2 具有表面平整光滑 ,折射率和厚度可调等优点 ,适合用作Si基SiO2 波导器件的芯层 .     

利用CCD测量液体折射率

提出一种利用ＣＣＤ测量流体折射率的简单方法,当一束激光斜入射到一个主以满液体的长方形样品池时,航向光线将产生一定量的偏移,利用ＣＣＤ自动测量这一偏移量,就可以很快地计算出流体的折射率。采用Ｈｅ－Ｎｅ激光测量了纯水、乙醇和丙酮的折射率。     

YbF3和ZnS薄膜的折射率和厚度的分光光度法测定

本文给出了一种简单而准确地确定光学薄膜折射率和厚度的方法。利用分光光度计分别测量光学薄膜样品以及基底透射率曲线，采用柯西（Cauchy）色散模型以及非线性单纯形优化法对透射率测量曲线进行拟合，从而确定薄膜的光学常数和厚度。采用电子束热蒸发和电阻热蒸发方法，分别在CaF2基底上镀制ZnS薄膜和在Al2O3基底上镀制YbF3薄膜，通过测量其在400nm-2600nm波段内的透射率曲线，计算出ZnS和YbF3薄膜材料的折射率色散曲线以及膜层厚度。     

Characterization of Refractive Index Distribution in Spherical Microlenses Fabricated by Deep Proton Writing

In this letter, we present the results of the refractive index measurements on deep proton writing microlenses. The measurement method used is interferometric tomography. It is a nondestructive method for the determination of the 3-D internal refractive index distributions. The influence of the different fabrication steps on the refractive index distribution is discussed.