基于PET的ITO薄膜激光刻蚀研究

使用波长为1064纳米的皮秒激光脉冲从前后两侧对PET基体上的ITO薄膜进行刻蚀.通过拉曼光谱仪得到光斑的直径找出焦点并计算该处的光束直径与阀值能量密度.而依据白光干涉显微镜得到光斑的深度可以估算能使ITO薄膜完全移除但PET基体不被破坏的能量密度窗口.实验结果表明,前侧相比后侧具有更小的阀值能量密度和更大的能量密度窗口.     

ECR等离子体刻蚀对玻璃光学和润湿性能的影响

为了提高太阳能电池盖板玻璃的透过率和自清洁性能,采用电子回旋共振( ECR)等离子体刻蚀与金属颗粒掩膜结合的方法刻蚀硼硅酸盐玻璃,采用扫描电镜( SEM)对刻蚀后玻璃表面形貌进行了观察,采用分光光度计测量了刻蚀前后玻璃透过率变化,并用接触角仪测定了刻蚀前后玻璃表面润湿性变化. 结果表明:经过ECR等离子体刻蚀后,在玻璃表面形成多山峰状纳米结构,平均尺寸约在80～140 nm,并有效提高了玻璃的可见光透过率,尤其是在有偏压刻蚀后透过率由原来91%提高到94. 4%,同时,玻璃表面亲水性增强,接触角θc由原来的47. 2°变为7. 4°,自清洁性能得到提高.     

ECR等离子体刻蚀对玻璃光学和润湿性能的影响(邀请论文)

为了提高太阳能电池盖板玻璃的透过率和自清洁性能,采用电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀与金属颗粒掩膜结合的方法刻蚀硼硅酸盐玻璃,采用扫描电镜(SEM)对刻蚀后玻璃表面形貌进行了观察,采用分光光度计测量了刻蚀前后玻璃透过率变化,并用接触角仪测定了刻蚀前后玻璃表面润湿性变化.结果表明:经过ECR等离子体刻蚀后,在玻璃表面形成多山峰状纳米结构,平均尺寸约在80~140 nm,并有效提高了玻璃的可见光透过率,尤其是在有偏压刻蚀后透过率由原来91%提高到94.4%,同时,玻璃表面亲水性增强,接触角θ_c由原来的47.2°变为7.4°,自清洁性能得到提高.     

无氟酯化修饰法对涤纶织物的超疏水整理

根据荷叶效应的机理,使用简单的化学刻蚀法,以氢氧化钠溶液作为刻蚀剂,在涤纶织物表面上构筑出具有微／纳米级双尺寸粗糙度的表面,以低表面能有机物十八烷酸乙醇溶液进行酯化修饰。重点研究刻蚀动力学条件如刻蚀浓度、刻蚀温度、刻蚀时间等因素对纤维表面粗糙度、减量率、强力的影响规律。依据“较为理想的粗糙面、酯化修饰较为理想的接触角、较好的自清洁性能、不损失力学性能”原则,优化了刻蚀剂浓度、温度和时间三个影响因素。通过对涤纶样的功能整理,制备了超疏水涤纶织物样,且通过一定次数的水洗,仍然具有良好的疏水性。     

激光靶光电探测系统优化设计

介绍了一种新颖的激光光幕靶弹丸速度测量系统.系统由半导体激光光源准直、扩束形成原向反射屏反射后形成一定直径的反射光斑,光斑经用以扩大接收面积的光纤光锥会聚后由光电探测器接收.给出了苏格兰片反射率测试的方法和测试结果以及3 mm飞行物体的过靶波形.试验结果表明,采用原向反射屏和光纤光锥构成的光电探测系统具有较高的信噪比和灵敏度.     

银模板刻蚀参数对玻璃光学和润湿性能的影响

用直流溅射技术及后续高温退火处理,在玻璃表面制备Ag纳米粒子掩膜板,通过控制不同的退火温度和腐蚀时间,研究玻璃表面透过率及润湿性的变化.采用扫描电子显微镜(SEM)观测了Ag纳米粒子的大小和分布.采用UV-Vis分光光度计测定刻蚀后玻璃的透过率变化,采用表面接触角仪测定了刻蚀后玻璃表面润湿性的改变,以及有机氟硅烷处理后表面润湿性的改变.结果表明:退火温度为300℃时,表面Ag纳米粒子更均匀;刻蚀时间为4 min时,可见光透过率提高最多,最高可达93.8%,比原始样品提高了3.8%;刻蚀后玻璃的亲水性更加明显,接触角为9°,后续经过化学修饰后玻璃表面的疏水性有所提高,但提高并不明显,表面接触角为102°.     

基于结构性改变PCFG的制备工艺研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响。研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填充率与所需激光功率的关系。此种光纤光栅从根本上克服了传统光栅热稳定性和长期稳定性不佳的问题,在光纤传感等领域具有较大的潜在应用价值。     

氢氧化钠溶液对硼硅酸盐玻璃光学和润湿性能的影响

为低成本提高硼硅酸盐玻璃光学和润湿性能,采用化学刻蚀法在玻璃表面制备具有减反和自清洁性能的薄层.利用NaOH溶液对预处理后的玻璃进行化学刻蚀,采用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)对刻蚀前后玻璃表面形貌进行了观察,通过调控刻蚀液浓度,分别采用分光光度计和接触角仪测量玻璃表面的透光率和接触角随浓度的变化趋势.结果表明:经0.05 mol/L的氢氧化钠溶液刻蚀后,在表面形成长约为100 nm、宽约为10nm、分布比较均匀的细微沟槽,玻璃的透过率达94.85%,比原始基片提高了4.15%,接触角从53.13°降至3.25°,玻璃的光学性能和自清洁性能得到了有效的提高.     

薄膜铌酸锂反向锥形端面耦合器

薄膜铌酸锂波导与单模光纤在模场尺寸上存在很大差异，模场失配严重，导致两者直接耦合的效率低下。针对薄膜铌酸锂波导与超高数值孔径(ultra-high numerical aperture, UHNA)光纤的端面耦合问题，基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)法优化设计了反向锥形端面耦合器的结构参数，仿真实现了薄膜铌酸锂矩形波导与UHNA光纤的高效耦合。利用电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等工艺，制备了反向锥形耦合器，设计并建立了端面耦合测试平台，完成了反向锥形耦合器的性能测试。实验结果表明，反向锥形耦合器近场输出光斑在水平和垂直方向的模场直径分别为3.3和3.6μm,水平和垂直方向的3 dB对准容差分别为3.0和3.2μm,单端插入损耗为6.24 dB/面，表明设计制作的反向锥形耦合器具有较好的耦合性能。该研究为大容量、高速率的集成光子器件与光纤之间的耦合提供了高耦合效率的光接口方案。     

激光照明系统匀光技术的研究

为了实现半导体激光照明光斑均匀化,设计了新型的激光照明系统。分析现有匀化技术,研究了激光照明系统照明光斑的均匀性及匀化光斑技术。利用无刷马达传带光束整形散射器高于CCD(COMS)像机快门的频率旋转,使多支半导体激光光束在一个积分时间内叠加,获得均匀照明。新型的激光照明系统能够简单有效地消除激光干涉条纹和激光散斑,实现均匀照明的目的。实验结果表明:新型激光照明系统在有效照明区域内能量效率为91%,照度均匀性到达95%。新型激光照明系统提高了能量效率及激光光斑的均匀性。     

基于光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉传感器

光子晶体光纤作为新一代光纤和传统光纤相比具有许多独特的优点,因此研究基于光子晶体光纤的传感器已成为光纤传感技术领域的一个热点。该文在国际上首次报道了系列基于光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉传感器,包括基于空芯光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉应变、温度传感器;基于实心单模光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉温度、折射率传感器;基于飞秒和157nm激光器微加工制作的实心光子晶体光纤法布里-珀罗干涉高温应变传感器。这些新型光子晶体光纤干涉传感器具有对温度不敏感、精度高、可靠性好、耐恶劣环境等突出优点,可望在能源、交通、航天航空、生化等领域得到重要应用。     

光子晶体光纤拉曼激光器研究

利用100m非线性光子晶体光纤，以光纤光栅对作为谐振腔，研制成功了低阈值光子晶体光纤拉曼激光器．该光子晶体光纤拉曼激光器的闽值为2W，在抽运功率6．2W时，得到最大功率为1．8W．波长为1115．9nm的连续拉曼激光输出，拉曼半峰全宽为1．39nm，对应光-光转化效率29％，斜率效率41％．且在低功率连续光泵浦下观察到5级拉曼荧光．     

A Dnal-Mode Bow Tie Optical Fiber Sensor for Measurement of Axial Strain

An optical fiber strain sensor utilizing the mode-mode interference of LP_(01)~x,andLR_(11)~x,modes in bow tie optical fibers is described.The heterodyne interference caused byfrequency modulation of laser diode(LD) with ramp injection current is used torealize the detection of linear phase.Experimental results show a resolution of about 2%of one fringe corresponding to a strain of 2.9με.m.     

相位掩膜法制作光纤布拉格光栅的研究

光纤光栅是一种新型的光纤器件,在光纤通信和光纤传感等领域有重要的应用。本文介绍了光纤布拉格光栅的光学特性和光谱特性,介绍了相位掩膜法制作光纤光栅的相关实验。在激光脉冲能量300m J、激光脉冲重复频率8Hz、成栅时间160 s的实验条件下,获得了中心波长1083nm、带宽0.1nm、反射率99.96%的高质量光纤光栅。     

基于超连续谱的全光多通道ROF系统光源的产生

提出一种基于超连续谱梳状切割方案的多通道光载射频传输(ROF)系统光源全光生成方法. 实验利用飞秒光脉冲经过2段长5m、色散符号相反的高非线性光子晶体光纤,在1550nm的通信波段产生了带宽超过170nm的超连续谱. 使用本实验室自行设计、制作的取样光纤光栅对所得超连续谱进行滤波,产生了20个波长、峰值波动为±03dBm的多波长梳状光谱,将每2个相邻波长滤出,即可作为ROF系统的一路光载毫米波,共可产生10路. 结果表明,所产生的10路光载毫米波峰值波动小,调制深度大,每波长线宽窄,而且整个系统结构简单,插入损耗小,易于集成.     

侧面级联耦合器对连续光纤激光器的影响

为了研究侧面级联耦合器对光纤激光器的影响,对自主研制的(1+1)×1侧面泵浦耦合器,以及某商品化的(2+1)×1耦合器进行了研究.实验中分别测试了2种耦合器的耦合效率,泵浦光传输损耗,以及信号光泄露等参数,然后用2种结构的耦合器分别搭建了光纤激光器.在耦合器为(1+1)×1结构的激光器中,注入975 nm泵浦功率444 W时,1 080 nm激光功率输出344 W,光-光转换效率77%;在耦合器为(2+1)×1结构的光纤激光器中,当975 nm泵浦功率注入444 W时,1 080 nm激光功率输出260 W,激光器的光-光转换效率59%.对比2种结构的激光器可以看出:对于目前商用的(2+1)×1耦合器来说,由于传输损耗比较大,很难实现级联结构,而实验室自主研制的侧面耦合器能够实现5个级联.     

光子晶体与单模光纤熔接对超连续谱展宽的影响

针对光子晶体光纤之间直接熔接损耗较大的问题.文中采用纳秒激光器作为泵浦源,通过光子晶体光纤与单模光纤HI-1060低损耗熔接的方法,研究了超连续谱的展宽过程,分析了超连续谱的产生机理.实验结果表明：泵浦源在重复频率为150kHz、泵浦功率为2.2W时,利用20m的光子晶体光纤与1m的单模光纤的熔接实现了输出功率为0.48W、光谱范围超过1100nm的超连续谱输出.     

折射率导引型微结构光纤特性与传感应用

主要讨论折射率波导型微结构光纤,这种光纤的光波是借助于折射率波导完成光能量传输的.其微结构种类主要有多芯光纤、线性阵列芯光纤、环形阵列芯光纤等多种.概述了这类微结构光纤的制备方法,给出了其折射率分布特性,讨论了其若干传感应用实例.     

Photonic crystal fiber Mach-Zehnder interferometer with microholes ablated by a femtosecond laser for refractive index sensing

A new structure of the photonic crystal fiber (PCF) based Mach-Zednder interferometer (MZI) is fabricated and presented. The structure has microholes ablated by a femtosecond laser. The fringe visibility can be enhanced more than 10.dB compared with the interferometer without a microhole. The interferometer is characterized by sodium chloride solutions for refractive index (RI) sensing. The RI sensitivities are greatly increased by the hole fabrication since it directly changes the cladding modes of the PCF. For the interferometer sensor with two holes, the RI sensitivity is 157.74 nm/RIU, which is 5.times than that of the sensor without a microhole. Microholes ablation with a femtosecond laser on PCF can increase the sensor''s sensitivity dramatically. Femtosecond laser has a wide application prospect in the field of performance improvement of the sensors.     

I2在CS2中液芯光纤共振吸收拉曼散射

用长1.3m、内径为400m的液芯光纤,波长为532nm、功率为37mW的激光激发获得了I2在CS2的共振拉曼光谱,其浓度为0.024g/L,发现了一条在吸收池中没有出现的谱线。在液芯光纤内产生共振吸收拉曼效应,可大幅度提高拉曼光谱强度。光纤共振拉曼技术为应用光纤检测可溶解的不透明分子提供了一种实验方法。