传输2μm波段激光的多芯空芯光子带隙光纤的研究

2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对不同模式的模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。综合分析给出了2μm波段单个和多个模式激光传输的最优波长。     

2 μm波段片上光子集成器件的研究进展（特邀）

随着大数据业务的迅速发展，为应对持续增长的带宽需求，光纤通信窗口逐渐从传统C波段向C+L波段拓展。探索新波段也成为了光通信领域迫切需要解决的关键问题。位于近红外与中红外之间的2 μm波段具有低传输损耗和宽增益谱范围等优势，有望成为下一个光纤通信和空间激光通信的窗口。在商用光电子器件尚不成熟的情况下，实验室条件下已实现单波100 Gbit/s光传输记录。与此同时，2 μm波段功能性器件的研究也成为备受关注的热点。文中重点介绍了2 μm波段硅光子器件的研究进展，以及基于III-V族、铌酸锂薄膜、氮化硅、硫系玻璃等其他材料的一系列功能性器件，最后对2 μm波段片上光子集成器的发展前景进行了展望。     

1.7 μm超快光纤激光器研究进展（特邀）

超快光纤激光器具有紧凑性高、光束质量佳、散热性好等优点,是一种极具发展潜力的激光光源。工作波长作为超快光纤激光器的重要参数,在一定程度上决定了激光器的应用领域。近年来,得益于1.7 μm波段的独特光谱特性,1.7 μm波段超快光纤激光器在生物医学、聚合物加工、光学成像等领域具有重要的应用价值。因此,研制高性能的1.7 μm波段超快光纤激光器成为激光领域的研究热点之一。文中综述了近期1.7 μm波段超快光纤激光器的研究进展,对目前获得1.7 μm波段超短脉冲的不同方式进行总结,分析其技术特点;同时,介绍了笔者所在课题组报道的1.7 μm波段耗散孤子超快光纤激光器及其放大系统的研究成果,概述了其工作原理、技术难点;最后,对1.7 μm波段超快光纤激光的应用前景及发展趋势进行了展望。     

2 μm超短脉冲全固态掺铥振荡器研究进展（特邀）

2 μm激光处于水的吸收峰,对人眼安全而且处于大气窗口波段,在空间通讯、遥感探测、环境监测、激光制导、红外对抗、外科手术等领域具有重要的应用价值。随着各类掺铥和铥钬共掺激光介质的不断丰富及锁模技术不断发展,2 μm波段超短脉冲全固态振荡器成为最近几年激光技术的研究热点之一。文中系统分析了2 μm波段激光基质材料和锁模技术,概括了近年来国内外2 μm 超短脉冲全固态掺铥振荡器的最新进展,并对代表性实验进行了分析介绍,最后对2 μm波段超短脉冲全固态掺铥振荡器的发展前景做出总结与展望。     

星载激光告警系统的背景辐射特性研究

阐述了星载激光告警系统在空间环境下的各种背景辐射源的辐射特性,以400 km的低轨道侦察卫星的激光告警系统为例,建立了各种辐射源在宿主星位置处的光谱辐照度模型,并进行了数值计算;假定告警系统告警波长为1.315 μm,探测器工作波段为1～3 μm,计算了各辐射源在宿主星位置处对应1.315 μm波长的光谱辐照度和1～3 μm波段内的总辐照度,并进行了比较分析,结果表明:星载告警系统的主要背景辐射源为太阳和地球,它们在告警波长处的光谱辐照度分别为39.9 mW/cm~2,10.9 mW/cm~2,在1～3 μm波段内的总辐照度分别为38.9 mW/cm~2,10.35 mW/cm~2,在实际工作中应采取研究专门的背景抑制技术对太阳辐射和地球辐射进行有效抑制.     

可见光、红外一体化两用相机的光学设计

主要介绍可见光与红外一体化两用相机的光学系统设计.可见光、红外波段公用口径为lm的主镜,可见光波段450～900 nm,采用折轴三反系统,焦距f1=12.0m,视场1.5°×0.5 °,选用TDICCD;红外波段范围8～12 μm,采用主聚焦系统,由主镜和3片锗镜组成,焦距f2＝2.0m,视场2w＝2.0°,采用红外非...     

纳米银粉的红外消光特性研究

在容积为20m3的烟箱中分别喷撒30g纳米银粉,通过测量其在不同时刻的激光透过率和烟幕质量浓度,测得纳米银粉对1.06μm近红外和10.6 μm远红外激光的质量消光系数分别为1.833 m2·g-1和1.474 m2·g-1;利用红外热像仪测试了纳米银粉在8～12μm波段对靶标红外热像的遮蔽效果.结果表明,纳米银粉对双波长红外激光系统、红外热像仪均具有显著的干扰作用,是一种极具潜力的宽波段烟幕干扰材料.     

一种新型宽波段无源光电干扰介质-水基泡沫

采用傅里叶变换红外透射光谱法和毫米波反射截面及透射率法,研究了水基泡沫的电磁波衰减性能。试验研究发现,少量的泡沫即可导致较小的红外3~5 μm、8~14 μm波段和8 mm波透过率：3~5 μm波段红外消光系数75%以上大于1.0 m2·g-1,而8~14 μm波段红外消光系数均大于 0.6 m2·g-1;8 mm波雷达反射截面积(RCS)平均约为0.302 9 m2。泡沫具有良好的衰减性和特殊结构,加立其水溶性、易配性、良好的流变性和经济性等优点,可以认为：水基泡沫是一种极具研究潜力的新型宽波段无源光电干扰介质。     

中、远红外双波段激光器的性能优化

对两根放电管驱动的中、远红外双波段(3～5 μm & 8～12 μm)激光器的输出镜透过率、输出窗口等器件与参数进行了优化, 试验获得了25.5 W的中、远红外双波段激光输出, 两个单波段的输出功率均大于10 W, 中红外波段DF激光为TEM00模, 远红外波段CO2激光为TEM20模.利用Φ8 mm光阑对双波段激光器的横模进行了选择, 试验获得了15.4 W的TEM00基横模双波段激光输出.为红外双/多波段探测器阵列及相关系统的应用研究提供了激光光源.     

YN-100-~型1.34μm激光治疗机通过科技成果鉴定

中国科学院福建物质结构研究所的科技人员在研究不同波长激光与物质的相互作用时发现 ,水对 1 .34μm激光的吸收系数约为对 1 .0 6 μm激光吸收系数的 1 4倍 ,但较 1 0 .6 μm,2 .9μm和 2 .1 μm的吸收系数小 ,在猪肉中穿透深度的初步实验结果表明 ,1 .34μm激光穿透深度比 1 .0 6 μm激光浅 ,但较 1 0 .6 μm,2 .9μm和 2 .1 μm激光的穿透深度深 ,介于两者之间 .临床试验表明 ,该波段既具有较好的气化、切割组织的作用 ,又具有较好的凝固、止血功能 .在中国科学院重大项目的资助下 ,已研制成新颖 1 .34μm智能化治疗机 .该机已取得了中国…     

近零材料特性及应用探讨

分析了二维平行板波导与近零材料(ENZ)的电磁相互作用,证实了近零材料的电磁压缩和超耦合效应.通过改变近零材料区平行板波导的几何形状,发现二维平行板波导存在低频谐振峰、特征峰和高频谐振峰,低频峰的位置由近零材料决定,高频峰的位置由几何形状决定.在超耦合区填充不同介电常数的材料,发现谐振峰产生红移,并且低频峰位于特征峰的左侧.基于近零材料的特性,提出光传感器和光功分器两个应用方案,在1.2～2 μm波段,光传感器的灵敏度为Δλ/Δε=100 nm;在1.3 μm波段,光功分器的插入损耗接近0 dB.仿真结果表明近零材料具有特异的电磁性能,可用于设计光传感器和光分配器,有望在光通信和光电子器件领域得到广泛应用.     

一种制作W波段自立式线栅极化器的新方法

设计并制作了一个W波段的极化器,设计参数为金属丝直径100 μm,间距300 μm.实测结果表明,金属丝直径和间距的均值分别为100.3 μm,300.2 μm;标准差为5.2 μm,8.3 μm,表明极化器具有较高的加工精度和良好的均匀性;同时其表面平整度优于30 μm.另外,测试了极化器的透射系数以及极化器作为可变衰减器时的透射系数,测试结果与理论计算结果具有良好的一致性,具有良好的极化性能.     

中红外波段高速硅基电光调制器设计与优化（特邀）

作为中红外波段中最接近O波段和C波段的波段,2 μm波段区域逐渐引起人们的广泛关注。主要对2 μm波段的马赫-增德尔型调制器进行优化设计和仿真,根据2 μm波长下光模场分布的特点,选用具有340 nm厚度顶层硅的SOI衬底,结合实际工艺中240 nm硅刻蚀深度,得到宽度为600 nm以及平板层厚度为100 nm的最优脊波导结构。通过优化掺杂浓度和掺杂区位置获得综合性能最优的调制器器件,在4 V反向偏压下器件光损耗为5.17 dB/cm,调制效率为2.86 V·cm,静态消光比为23.8 dB,3dB EO带宽为27.1 GHz。同时,与220 nm厚度顶层硅器件相比较,器件的综合性能更为优越。研究内容为后续器件实际制作提供了依据,也为后续2 μm波段光收发集成模块所需调制器设计提供了新的方向。     

大气透过率对红外系统作用距离的影响分析

红外系统的作用距离是评价系统探测能力的重要性能指标。研究了大气传输介质对中红外探测波段的影响,计算了典型飞行目标中红外辐射在大气中的传输,分析了红外系统作用距离随相对湿度和大气能见度的变化。结果表明:红外系统作用距离随相对湿度的增加而减小,随能见度的增加而增大。对于800 K的目标,在能见度小于8 km的浑浊大气中,8~12 μm 探测波段的作用距离大于3~5 μm。在中等及良好能见度时,8~12 μm探测波段的作用距离小于3~5 μm波段。为红外探测跟踪系统的设计、性能指标考核与评价提供参考。     

3 μm光纤激光器的研究进展

3 μm波段的激光在激光医疗等领域发挥着重要的作用,同时鉴于光纤激光器的突出优点,使研究3 μm波段的光纤激光器具有极高的应用价值。本文从不同的掺杂稀土离子角度对3 μm波段光纤激光器的工作原理和研究状况进行了简要概述,介绍了几种不同离子掺杂的ZBLAN光纤激光器。最后分析了当前3 μm波段光纤激光器发展所面临的问题和今后的研究方向。     

石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究

石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值,其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数,计算得到其红外波段的复折射率,采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明,石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能,其消光性能主要取决于材料的吸收性能,吸收作用大于散射作用,同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段;消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小;消光效率因子随粒子直径的增加而增大,近、中红外波段的消光系数大于远红外波段,其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大,直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小,直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小;消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大,近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小,而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。     

光学融合双波段手持热像仪设计

采用光学融合的方法设计了一款用于手持的可见光与红外双波段热像仪.红外热像仪中使用320×240非制冷焦平面探测器,像元间距为25 μm,该系统工作波段为8～12 μm,红外光学系统焦距为95mm,视场为4.8°×3.6°.可见光系统物镜焦距为142mm,视场为6°.OLED显示的热图像与可见光物镜像通过光学融合后,由公共的目镜观察.整个热像仪尺寸约为182 mm×160mm×55mm,具有良好的实用性.     

碲化物微结构光纤应用于中红外超连续谱的产生

由于强的红外吸收,石英玻璃材料拉制成的光纤或微结构光纤在中红外波段的传输损耗很大.为产生中红外波段的超连续谱,须使用在该波段具有高透过率的非石英材料来拉制光纤或微结构光纤.碲化物材料本身具有高非线性,所以光纤色散设计是实现宽带、平坦超连续谱输出的重要条件.为了实现全光纤结构的超连续光源,选用1.55 μm和2.0 μm...     

用于光纤通信的半导体发光二极管的结构及其性能

半导体红外发光二极管在光通信方面主要用于短距离、中小容量的系统。它具有体积小、重量轻、寿命长、易于制作、价格便宜、可直接调制等优点。从发射波长来划分,主要有发射波长为0.8—0.9μm的GaAlAs/GaAs发光二极管和发射波长为1—1.6μm的InGaAsP/InP发光二极管。目前的石英光纤在1—1.6μm波段的损耗远低于0.8—0.9μm波段,且在1.3μm附近色散最低、因而1—1.6μm波段的InGaAsP/InP光源尤其引人注目。     

用于海陆空目标分析的SATIR多光谱红外系统

CEDIP红外系统公司向法国Cazeaux空军基地提供了一种新型SATIR多光谱红外分析系统。SATIR系统可用于搜集 3个主要红外波段 ( 1～ 2 .5 μm ,3～ 5 μm和 8～ 1 2 μm)的飞机、直升飞机和导弹的红外特征波形。其先进的摄像机设计使操作员能够收集并存储每一个红外波段的实时序列图像以便于后处理。每部摄像机均配置一个 60 0mm透镜 ,因此能提供 <1°的非常窄的视野。SATIR系统采用流行的JADE摄像机作为主要传感器 ,并为之配置了实时图像处理和存储工作台。CEDIP红外系统公司是一家专门设计并制造红外分析和温度测量的红外系统的…