高分辨率光纤传像束的制备及其光学性能

从酸溶法光纤传像束所需原料的配方确定开始,合理设计了纤芯玻璃、包层玻璃和酸溶玻璃三种材料之间物化性能的匹配性.这三种玻璃材料的物化性能将直接影响到所制备的高分辨率光纤传像束的成像质量.通过开展酸的浓度、温度、酸的种类以及酸溶时间等量化关系研究,确定了最适合光纤传像束酸溶的一系列工艺参数,这对于降低传像束的断丝率,提高光纤传像束的成像质量有较大作用.通过大量的实验研究、性能测试和理论分析,确定了多种提高传像束光学性能的有效方法,为光纤传像束的广泛应用奠定了良好的基础.     

异型石英光纤传像束光学性能分析

讨论了异型石英光纤传像束作为光学成像探测器的重要意义，利用排丝叠片法制备了一种线面转换异型石英光纤传像束，并利用测试平台进行了透过率和串像率测试。该光纤传像束在450～850 nm波段的透过率为40%～60%,串像率为4%。通过实验研究和数据分析，明确了制备过程中提高传像束性能的有效方法，确定了一套排丝叠片制备光纤传像束的工艺和流程，这对光纤传像束产品的广泛应用具有一定指导意义。     

柔软光纤传像束的传像特性

研究了柔软光纤传像束的传像特性.界面交扰是柔软光纤传像束最重要的传像特性之一.迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善.描述了一种采用光学视频系统定量测量柔软光纤传像束交扰率的新技术,并通过对柔软光纤传像束的静态MTF的测量和目视法观察,分析对比了交扰率对传像束传像特性的影响,比较了多种传像束样品的测量结果.     

提高光纤成像系统传像质量的研究方法

针对提高超长异型光纤传像束系统的传像质量,提出一种研究方法,综合分析了光纤的排列、光纤填充系数、数值孔径以及后续图像合成算法.制造光纤时光纤束采用六角形的排列.使用折射率小的包层.在图像数据处理时,使用抽样定理、三次样条图像信号重建和亚像元配准等图像处理算法,最终提高了光纤成像系统的传像质量.实验证明,通过信号的重建以及错位的校正等方法,能够有效地改善成像光纤束的传像质量.     

基于卡尔曼滤波器的传像光纤束位置搜索

为获取超高分辨率图像,设计了一种入端为线阵排列、出端为面阵排列的传像光纤束.利用该光纤束的成像系统在合成目标图像时,需要建立光纤束出端、入端位置坐标表.介绍了一种基于卡尔曼滤波器的算法,对出端光纤位置逐一搜索;搜索光纤位置时区分层内、层间设置不同初始步长,按均方误差最小原则对搜索步长进行修正.算法采用了比对终止边界、标定已搜索光纤两种稳健性措施,‘Z’字型搜索路径提高了算法效率.实验结果表明,搜索算法得到的位置坐标表准确标定光纤位置,提取光纤束耦合的信息还原了目标图像.     

高定位精度光纤传像束面阵的V型槽法制备

高精度传像束可提高其与相机或透镜阵列之间的耦合精度,满足集成光学成像、光学器件及探测系统等领域的应用要求。为此提出了采用V型槽法制备高定位精度光纤传像束面阵。该方法首先将高精度V型槽嵌入排丝工装中,利用排丝机的张力牵引光纤来进行排丝,V型槽能够保证光纤横向定位精度和纵向定位精度,而后将由V型槽法排丝获得的光纤片进行叠片排列,制备出高定位精度光纤传像束面阵。采用计算机辅助电荷耦合器件(CCD)成像测量系统对传像束面阵光纤定位精度指标进行了测试、计算和分析,结果表明单根光纤的定位精度不超过4μm。该项工作为高精度传像束面阵的制备奠定了基础。     

光纤传像系统中的耦合技术研究

由于柔软传像束光纤优良的传像特性和可以任意弯曲的特殊性能,因而使其被广泛地应用于医学、工业用显微镜,及科研、航天、军事等多种场合中,光纤束在成像系统中的精密耦合又是其中的重点.在总结了光纤束的传像特性及其应用背景的基础上,从数值孔径匹配的角度对异型光纤束的前后端耦合进行了一组优化设计,并给出了在可见光波段的实验图片及结果分析.     

长波红外硫系玻璃光纤束制备与大面阵成像性能研究(特邀)

长波红外光纤传像束在军事、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前，长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤，选择As-SeTe硫系玻璃组分，首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究，原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at%(未检出)、0.06 at%、0.15 at%，除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分，对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响，采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺，制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100μm的光纤，弯曲半径小于5 mm，在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万，单丝呈紧密排列的光纤传像束，断丝率小于3‰，传像束有效区域透过均匀，无黑丝、暗丝，对红外目标成像清晰，无明显畸变，综合成像质量良好。     

基于FPGA的传像光纤束图像预处理器

针对传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于FPGA的传像光纤柬图像预处理器设计方案。该图像预处理器相对于传统的图像预处理器具有充分利用FPGA有限的片上资源,合理安排数据操作之间的并行性和流水性等优点。具体实验结果表明,该预处理器能满足传像光纤束成像系统的实时性要求,达到预期效果。     

一种分析光纤共聚焦系统轴向光强的方法

在携带光纤或传像束的共聚焦系统中,光场在光纤或传像束的端面要发生改变,不能用通常的空间线性不变方法分析系统成像过程。根据单模光纤的传输特性,获得光纤的有效点扩散函数,提出利用光纤空间平均函数描述系统空间变成像过程的方法,模拟出光纤共聚焦系统的轴向光强分布,对比由光波动理论所得结果,显示该方法在光纤输出光斑的有效尺寸较小时能用于分析携带光纤或传像束的共聚焦系统且更简便。     

新型全光纤结构双包层光纤激光器

基于对双包层光纤的内包层结构、掺杂浓度、剖面折射率分布、外包层的背底损耗等因素对泵浦光吸收效率的影响进行分析的基础上,对掺Yb3 双包层光纤内包层直径对泵浦光的吸收长度和泵浦效率进行了理论模拟.采用半导体激光二极管光纤模块作为泵浦源,采用梅花瓣型双包层光纤与光纤光栅元件连接制作了全光纤结构的光纤激光器,实验获得了6.02W单模光纤激光器,中心波长为1080nm,半高宽为0.11nm,斜率效率为1.7W/A.     

光纤环形镜在光纤通信中的应用

介绍了光纤环形镜的工作原理,讨论了近年来其在高速光开关,波分复用器以及特性测量等领域的若干应用研究.     

光纤激光器

近年来光纤激光器得到了迅速发展。本文简要介绍了光纤激光器的基本原理和特点，并对其进行了较为详细的分类。最后指出了光纤激光器在光通信、工业加工、医疗等领域的应用及其未来的发展方向。     

基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器

理论分析了线型腔双包层光纤激光器的输出特性,包括光纤长度、光纤损耗及后腔镜反射率对激光输出功率和阈值泵浦功率的影响.设计了基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器,采用锥度光纤实现了泵浦模块与双包层光纤之间的低损耗连接,实现了全光纤化的掺Yb3 双包层光纤激光器,其阈值泵浦功率为300 mW,在泵浦入纤功率为17 W时达到了10.5 W的最大激光输出功率,斜率效率为62%.     

纤维光学显示屏与光纤盆景

纤维光学技术在广告、装璜、工艺美术品方面的应用日渐受到人们的注意。本文通过纤维光学显示屏和光纤盆景两实例,介绍了光纤显示装置的基本原理和工艺过程,指出了它的特点和推广应用潜力。     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源

简要介绍了掺铒超荧光光纤光源的工作原理、基本结构.研制了一种采用单程后向结构、以980 nm激光二极管作泵浦源的小体积掺铒光纤光源.其输出功率大于5 mW,中心波长为1 544 nm,光谱3 dB带宽为41 nm,光谱平坦度小于等于±1 dB.     

基于微结构光纤的光纤环激光器

报道了一种基于微结构光纤(MF)的光纤环激光器.通过微调控制信号的频率,激光器实现了稳定的锁模状态,在C波段获得了重复频率为10 GHz、宽度小于8ps的相干光脉冲输出.在该激光器中,采用了掺Er光纤放大器(EDFA)作为腔内增益介质,并使用了25 m长、具有反常色散和高非线性的MF作为脉冲压缩介质.通过调整腔内的带通滤波器中心频率可以实现对工作波长的连续调谐,因此该激光器可作为波分复用(WDM)系统的可调谐光源.     

中红外光纤激光器的研究进展

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。     

平端光纤与锥端微透镜光纤的耦合研究

建立了平端光纤与锥端微透镜光纤对耦合的理论模型,得到耦合系数的计算公式.用研磨技术制作了几种不同锥角的光纤,并对它们进行耦合试验,得到最大耦合效率.实验表明实验结果与理论计算结果是一致的.     

单偏振双波长非保偏有源掺杂光纤激光器

利用宽带保偏光纤光栅(PFBG)、普通有源光纤和窄带普通光纤光栅构成独立的谐振腔,且窄带普通光纤光栅的中心波长分别与保偏光纤光栅的一个反射峰波长对准,可以输出稳定的双波长/单波长的单偏振激光.利用这一思想,制成了基于非保偏有源掺杂光纤的单偏振双波长光纤激光器.实验结果表明,双波长同时激射时的激光消光比为46.7 dB,单波长激光的消光比为59.6 dB,滤波出单波长测量其偏振度为98.5%.这种激光器在微波光子领域可用于在光域产生微波.