基于双耦合器的平坦型全光纤波长交错滤波器

提出了由一个3×3 单模光纤耦合器和一个2×2单模光纤耦合器级联组成的波长交错滤波器,给出了其基本结构形式。将3×3耦合器中的两边两个输出端口连接在一起,中间端口为反射回路,形成一个3阶级联反射式Mach-Zehnder干涉仪,利用傅里叶级数展开的方法对其输出特性进行了分析。分析结果表明:组成滤波器的两个耦合器分光比和干涉臂的臂长差取一些定值时, 可得到输出波形通带平坦的波长交错滤波器,其输出稳定性和隔离度均得到了提高。与通常的3阶级联Mach-Zehnder干涉仪相比,耦合器数目减少,在实际制作时可以对耦合器的分光比和干涉臂臂长差进行准确监测和控制。     

基于2×2和3×3耦合器的级联 马赫-曾德干涉仪型波长交错滤波器

针对全光纤级联Mach-Zehnder干涉仪型(CMZI)波长交错滤波器在实际制作过程中存在的问题,提出了由一个2×2和两个3×3 单模光纤耦合器级联组成的全光纤CMZI型波长交错滤波器并进行了分析。分析结果表明:组成滤波器干涉臂的第二对臂长差为第一对臂长差的偶数倍时,耦合器分光比取一些定值可得到输出波形通带平坦、阻带加宽、透射率形态近似于方波的波长交错滤波器。与通常的CMZI相比,最大的优点是在实际制作时可以对每个耦合器的分光比进行准确的监测和控制,大大降低了CMZI型波长交错滤波器的制作困难。最后进行了实验研究,实验所得结果与理论结果相吻合。     

外腔调谐的全固态Cr∶LiSAF激光器

由于调谐元件置于主腔外时,插入损耗影响小,可以扩展调谐范围,本文采用外腔棱镜和光栅调谐结构研制了全固态Cr∶LiSAF激光器。分析了外腔调谐结构的基本原理,分别选用棱镜和光栅作为调谐元件,研制了棱镜外腔调谐Cr∶LiSAF激光器和光栅外腔调谐Cr∶LiSAF激光器。分析对比了棱镜和光栅调谐的输出功率、光谱、调谐范围等特性以及镜片镀膜对输出特性的影响。进行了调谐实验,结果显示:选用棱镜作为外腔调谐元件时,在325mW的吸收泵浦功率下实现了785~985nm的调谐,输出功率最高达21mW。选用光栅作为调谐元件时,亦可实现785~985nm的调谐,最大输出功率为20mW,光谱的半峰全宽(FWHM)为0.12nm。得到的结果表明外腔全固态Cr∶LiSAF激光器可以实现窄线宽、宽谱调谐输出。     

用于DWDM的可调谐光学滤光器设计

根据多光束干涉原理,提出了一种基于铌酸锂晶体的游标式级联型可调谐滤波器的设计思想.利用铌酸锂的电光效应,通过调节级联电压,改变光波导的折射率,从而实现调谐滤波的功能.该滤波器设计用于波分复用(DWDM)系统中信道的选择.     

基于FBG的波长可调谐环形掺铒光纤激光器

在介绍光纤光栅波长调谐原理的基础上,设计了一种环形腔掺铒光纤激光器。利用光纤光栅(FBG)作为波长调谐元件,在20~170 ℃的温度范围内,实现了输出激光波长在1 547.7~1 556.5 nm内的连续可调,调谐线性度达99.96%,激光光谱的3 dB带宽均小于0.05 nm,20 dB带宽均小于0.08 nm,边模抑制比大于52 dB,输出功率可达21.2 mW。结果表明:可调谐掺铒光纤激光器具有可用带宽较宽、功率高、线宽窄、与光纤元件天然兼容等优点。     

基于双“8”字型光纤谐振环的全光纤三端口Interleaver

为改善全光纤三端口Interleaver的输出特性,提出了一种基于双“8”字型光纤谐振环的对称结构三端口全光纤Interleaver.该谐振环由一个一字型3×3单模光纤耦合器和两个2×2单模光纤耦合器组成双“8”字型作为输入耦合器,而一个品字型3×3单模光纤耦合器作为输出耦合器.理论和实验分析了该波长交错器的输出特性,结果表明:与两级级联马赫-曾德尔干涉仪型(TCMZI)全光纤三端口Interleaver相比,其输出波形通带更加平坦,通带和阻带加宽,信道间功率旁瓣降低了约24 dB.通过实验用光纤熔融拉锥法制作了该器件,结果显示实验结果与理论分析吻合得很好,实验样品的信道间旁瓣值小于-30 dB,信道隔离度大于30 dB.     

高频设备调谐的经验与教训

调谐是高频设备生产过程中,一个十分重要的操作环节。正确的调谐可以使设备达到最低的阳极损耗,最大的输出功率。而不注意设备的调谐、轻者增加设备的能耗,降低电子管使用寿命,重则酿成设备事故。本文结合我厂生产实践,介绍有关高频设备调     

一种基于3×3耦合器构造干涉仪的被动解调新方法

提出一种基于3×3耦合器干涉信号的全新被动解调方案,方案基于简单的数学运算,利用2路干涉信号,消除了单路信号的不灵敏区,不需要校准。与相位生成载波技术(PGC)和过去基于3×3耦合器的解调方案相比,不需要载波、滤波器,不需要3×3耦合器有严格的分光比,而且更加具有实用性。最后通过使用稳定化光源和采样率满足fs Aω情况下的测速实验,验证了方案的正确性和可行性。     

Ku波段MEMS微波功率耦合器设计

针对现有的微波功率测量都基于热电偶和二极管等终端器件,功率信号在被检测后无法利用的问题,设计了一个基于微机电(MEMS)射频(RF)并联开关在Ku波段(12.4~18 GHz)应用的微波功率耦合器,包括等效电路、共面波导(CPW)匹配的设计和结构仿真。该耦合器是MEMS微波功率传感器的核心,它利用MEMS膜桥耦合CPW上的微波功率信号,大部分功率信号被检测后都能传至下级电路做进一步处理。为了减小反射损耗和获得宽频带响应,提出了两种优化方法,即凹槽调谐结构设计和补偿电容设计,经过优化设计后的Ku波段MEMS微波功率耦合器的回波损耗(S₁₁)和插入损耗(S₂₁)在中心频率15.2 GHz处分别达到了-42.90 dB和-0.15 dB,显示出耦合器的高隔离度和低损耗。同时在Ku波段,上述参数同中心频率点处的偏差分别为±6.41 dB和±0.04 dB,显示出其宽带特性。     

高功率全光纤侧面抽运耦合器研究进展

本文回顾了高功率全光纤侧面抽运耦合器的研究进展,重点介绍了拉锥-熔合法制作的侧面抽运耦合器的基本原理、研究现状、面临挑战及解决方案。该方案可实现千瓦量级高抽运耦合效率高信号光通过率抽运/信号耦合器的制备,是高功率全光纤侧面抽运耦合器的主流方案。结合已报道的理论和实验结果,总结了该方案在制作工艺、损耗机理、性能提升等方面面临的挑战,提出了将侧面抽运耦合器引入级联抽运光纤激光器的方案,并将一种(2+1)×1侧面抽运耦合器成功应用于2.5kW输出的级联抽运掺镱光纤激光器中。结果表明,相比LD抽运,在级联抽运中,高亮度光纤激光作为抽运光源使耦合器在保证高抽运耦合效率的同时具有更高的功率承载能力。     

基于Sagnac的分布式光纤传感声学传感器

介绍了一种基于Sagnac的分布式光纤声学传感器. 这种声学传感器通过光电探测器、 数据采集卡、 滤波器和音频放大将3×3耦合器处干涉的光信号转换为电信号且实现音频信号的还原. 为了研究此分布式光纤声学传感器的性能, 分析了基于零频点实验声源扰动定位的原理, 并运用快速傅立叶变换将时域信号转化为频域信号显示声源扰动产生的零频点. 实验结果表明, 基于Sagnac的分布式光纤声学传感系统可以很好地实现声音信号的还原和定位.     

纳秒近红外KTP光学参量振荡器的理论设计

对纳秒近红外KTP光学参量振荡器(KTP-OPO)进行了全面系统的理论设计。讨论了KTP-OPO的相位匹配,计算了KTP的走离角、允许角和有效非线性系数,数值模拟了角度调谐曲线和增益曲线,从而确定了调谐范围为1.35~2.0 μm,晶体切割角为59.6°。同时,分析了晶体长度、走离角以及输出镜耦合率对OPO阈值的影响,总结了降低参量阈值的几种方法。     

熔锥型光纤耦合器流变成形的工艺敏感性研究

基于理论与实验研究,建立了光纤耦合器熔融拉锥过程的粘弹流变力学模型,并给出了光纤耦合器非均匀温度场条件下的流变过程数值分析,获得了拉锥速度、熔融温度等流变工艺参数对器件应力分布与器件性能的影响规律。特别是熔融温度对器件应力分布的影响极为突出,熔融温度变化5℃可导致最大应力变化30%,同截面的应力差值改变20%,温度梯度变化3%可以导致锥区截面的应力差值改变90%。并发现在目前的流变工艺条件下,光纤耦合器易产生耦合区析晶、锥区微裂纹等流变缺陷,目前的流变制造技术与设备难以实现器件的微观结构与折射率均匀分布。该研究为光纤耦合器流变制造工艺与设备的改进、优化提供了基础。     

保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的光学游标效应及温度传感器

为了实现高灵敏度的温度传感,通过在基于保偏光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段保偏光纤,控制两段保偏光纤快轴熔接角度接近45°,设计并制造了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环结构。在理论上通过Jones矩阵推导了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的干涉谱公式,基于仿真分析研究了主要参数对保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出特性的影响。仿真结果表明,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环实现了光学游标效应,两段保偏光纤的平均长度、两段保偏光纤的长度差分别影响保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出干涉谱的波长间隔和包络周期;在实验中,将保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环应用在光纤温度传感器中。实验结果表明,在2cm的感温区域,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环温度传感器的灵敏度就达到了-2.44nm/℃,是普通Sagnac干涉环温度传感器(-0.163nm/℃)的14.97倍。     

Simultaneous interferometric measurement of the absolute thickness and surface shape of a transparent plate using wavelength tuning Fourier analysis and phase shifting

The absolute optical thickness and surface shape of optical devices are considered as the fundamental characteristics when designing optical equipment. The thickness and surface shape should be measured simultaneously to reduce cost. In this research, the absolute optical thickness and surface shape of a 6–mm-thick fused silica transparent plate of diameter 100 mm was measured simultaneously by a three-surface Fizeau interferometer. A measurement method combining the wavelength tuning Fourier and phase shifting technique was proposed. The absolute optical thickness that corresponds to the group refractive index was determined by wavelength tuning Fourier analysis. At the beginning and end of the wavelength tuning, the fractional phases of the interference fringes were measured by the phase shifting technique and optical thickness deviations with respect to the ordinary refractive index and surface shape were determined. These two kinds of optical thicknesses were synthesized using the Sellmeier equation for the refractive index of fused silica glass, and the least square fitting method was used to determine the final absolute optical thickness distribution. The experimental results indicate that the all the measurement uncertainties for the absolute optical thickness and surface shape were approximately 3 nm and 35 nm, respectively.     

Rotationally Tunable Two-Beam Interferometer with a Fixed Photosensitive Element. Part II. Interferometer Based on a Beam-Splitter Unit

A tunable (in terms of the angle of convergence of intersecting light beams) two-beam interferometer with fixed mirrors and a fixed photosensitive element is considered. The photosensitive element is based on a symmetric beam-splitter unit where tuning of the interference pattern period is ensured by only one type of motion: interferometer rotation with respect to the motionless source of the collimated light beam. It is demonstrated that the period can be controlled in this way for convergence angles from 30 to 180° for beams with diameters of 10% or more of the beam-splitter unit length. In this region, the greatest width of the range of convergence angle tuning can exceed 40°, and the admissible beam diameter approaches 40% of the beam-splitter unit length. Comparisons with a similar interferometer based on a beam-splitter cube are performed, and possible areas of application of the considered interferometer are determined.     

由正交傅里叶-梅林矩定位的双光纤耦合微内尺度测量

为了解决微内尺度的精密测量问题,提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输,把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量,通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度,运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位;根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度,从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证,并依据JJF(黑)8-2008,利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200μm、深2 000μm深盲孔的直径测量,其测量重复性不确定度优于0.25μm。     

A technique for measuring and tuning the accelerating sections

A technique has been developed for measuring and tuning one of the accelerating sections based on a biperiodic structure with on-axis coupling cells for a 1.5-GeV double-sided racetrack microtron before and after the section is brazed. The technology and results of tuning of the microwave power input coupler for the accelerating section are described.