Characterization of whispering gallery mode slow light in microspheres

A slow-light system composed by a microsphere resonator and a section of bitapered fiber is characterized theoretically in this article. Theoretical analysis and numerical simulation on the input and output characteristics and the transmittivity of the microsphere resonator were carried out. The directional coupling theory was used to analyze the input/output characteristics of single microsphere resonator and parameters in the overcoupling state, including the relationships between the effective phase shift, transmittivity, effective time delay, light velocity, and the speed of light. The coupling coefficient distance was studied by theoretical analysis and numerical simulation. The theoretical analysis and simulation optimization of the slow-light gyroscope were carried out to obtain the optimized radius of microsphere resonator and distance between microsphere resonator and bitapered fiber. Through theoretical investigation and mathematical simulation, transmission characteristics and time delay mathematical expressions of the microsphere resonator were obtained. Theoretical analysis and simulation of the fiber optic gyroscope sensitivity showed that slow-light improved the accuracy of the interferometric fiber optic gyroscope.     

慢光产生的新机理及其应用

通过对比和研究电磁感应透明、相干布居振荡、受激布里渊散射和光子晶体波导等几种使光速变慢的主要技术，论述了近10年中的慢光技术重要理论和技术上的发展以及这些发展对慢光性能的改善及存在的问题与不足，重点介绍了近几年慢光产生的一些新技术及初步应用，并预测了慢光技术今后的发展趋势及潜在应用。本文的研究表明，慢光在光纤传感以及其它领域中将会有越来越重要的应用价值。     

PRINCIPLES OF STRUCTURAL SLOW LIGHT AND ITS APPLICATIONS FOR OPTICAL FIBER SENSORS: A REVIEW

Generation methods of structural slow light and the recent optical fiber sensing applications are summarized in this paper. Five kinds of different structures for slow light are discussed: in fiber Bragg grating, fiber Fabry-Perot cavity, circled coupled resonator optical waveguides, photonic crystal waveguides, and microspheres. The corresponding applications for optical fiber sensors of the different slow light technologies are also introduced. Developments of structural slow light and the characteristics of the slow light sensing methods are analyzed, and improvement trends and potential applications in the fiber-sensing field are forecasted. It is concluded that the technology of structural slow light will increase in fiber sensing and other fields.     

轻系列深沟球轴承外圈车加工方法改进

传统特超轻系列轴承外圈原来使用专业车床加工,加工工序较多,导致工件装夹次数增多,容易产生变形。针对以上问题,采用数控车床代替原有的专业车床,使原来的六道工序变为现在的两道工序,加工后的工件完全达到了工艺要求,不但降低了生产成本,而且提高了生产效率。     

老化处理对塑料光纤传感器光传输及灵敏度的影响

为了提高正规包层-纤芯类倏逝波塑料光纤传感器的灵敏度,本文对传感器敏感区在真空和水浴中进行了老化处理。老化处理时,先将光纤部分区域的保护层去除;然后将这种裸光纤作为传感器的敏感区,对其进行真空和蒸馏水老化处理。对比研究了传感器敏感区经真空和蒸馏水老化不同时间后的光传输特性及灵敏度,分析了老化处理对传感器光传输特性与灵敏度的影响机理。研究表明:老化处理后,塑料光纤纤芯折射率及材料成分发生了变化,由此改变了光纤内部光传输模式及光纤表面有效倏逝场透射深度与传播长度,从而降低了传感器的光传输性能。传感器对葡萄糖溶液的灵敏度随着老化时间的延长先增大后减少,在真空中105℃老化处理20min后的灵敏度达到最高-0.004 2/g·(100mL)-1,高于蒸馏水老化处理后的传感器灵敏度。研究结果对高灵敏度正规包层-纤芯类塑料光纤倏逝波传感器的研制提供了技术支撑。     

石英波导环形谐振器研制

设计和试制了一种基于石英材料的开放式光波导环形谐振器,器件设计采用数值仿真计算结合BPM仿真的手段。结合商用石英波导的常规参数,设计取环行波导的传输损耗和定向耦合器的耦合损耗分别为0.1dB/cm和0.1dB,谐振谱共振锐度的设计值为16.7。器件制备采用PECVD技术结合FHD技术的工艺,样品测试采用了0.1nm带宽的DFB激光,观察到了明显的谐振谱。     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。     

基于光纤环输出光斑旋转的位移传感器图像处理方法

光纤传感器以其耐水、耐高温、抗电磁干扰等优势备受青睐,通过介绍基于光纤环输出光斑旋转的位移传感器的原理与实验现象,提出了一种基于质心计算的图像处理方法,该方法能更加精确地测量光斑旋转角度。该方法通过以旋转轴为中心,对每一个光斑分别跟踪求取质心坐标,得到每个光斑对应的角度,并计算角度旋转变化的值,从而得出该位移传感器随位移线性变化的关系。实验结果表明,该方法更加准确且有效。     

橡胶金属环静刚度特性研究

将径向受压的橡胶金属环简化为平面应变问题，得出其静刚度的计算公式；采用有限元法研究了初始受压的橡胶金属环的静刚度；通过实验验证了提出的方法是正确有效的，并指出这两种方法应注意的问题。     

BEPC储存环同步光束流测量光学系统

概括了同步光束流测量的特点,简单描述了北京正负电子对撞机(BEPC)现有同步光束流测量系统.根据BEPC改造对同步光束流测量系统提出的最新指标,提出了改造原有系统的新方案.对同步光引出镜进行了全新设计;采用高分辨率面阵CCD实现束团横截面尺寸测量、束团强度测量和束团位置检测;采用条纹相机实现束团纵向长度的测量;利用Zemax程序对新方案进行成像质量分析,束团纵向长度测量分辨率为2ps,束团横截面尺寸测量分辨率为20μm.     

减少轻系列轴承外圈淬火变形的方法

轻、特轻系列轴承外圈产品椭圆变形一直是热处理淬火加工的一大难题。通过调整热处理工艺,减少椭圆变形,效果明显。     

基于光纤传感的乳化液浓度检测仪的设计

乳化液作为液压支架的传动介质,其浓度大小直接影响液压支架和支柱的工作寿命及成本,因此对乳化液浓度严格检测十分必要。基于光纤的宏弯损耗原理,提出一种光纤乳化液浓度检测仪的设计方案,分析了影响损耗的因素,另外对乳化液的折射率特性进行了测试实验,分析了乳化液浓度与其折射率之间的关系,介绍了检测仪的系统组成和软、硬件设计。这种光强调制型光纤传感器结构简单,具有灵敏度高、抗电磁干扰和耐腐蚀的特点,能够实现对乳化液浓度的在线检测。     

光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法.由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线.标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率.利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复.经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致.研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量.     

光纤传感测量液体折射率的方法研究

根据菲涅耳公式,推导出了溶液折射率和线偏振光反射率的关系,分别测定不同待测溶液折射率下线偏振光p分量和s分量的反射率,并与理论结果进行比较。实验用阿贝折射仪测定不同浓度下Na_2CO_3溶液的折射率;立足于光纤传感系统,以棱镜为敏感元器件、光为测量媒介,在敏感角入射的情况下,采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理,测定不同浓度溶液的反射率,与理论结果进行比较。结果表明,该方法在实时测量液体折射率的灵敏度、精度方面有较大改善。     

柱状楔形微透镜光纤与半导体激光器耦合效率研究

为了提高半导体激光器与光纤耦合的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式宽发射域半导体激光器进行耦合的新技术。采用光线追迹的方法,进行数值模拟。通过对光纤微透镜结构参数进行优化,得到了高达99%的理论耦合效率。同时,还在理论上讨论了耦合时在光线传输方向上的失配容忍度。在实验中,得到了最高为87.06%的耦合效率。     

基于双芯光纤耦合器的高纯度涡旋光产生研究

为了实现全光纤化轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式产生系统,设计了一种基于标准单模光纤和环芯光纤的双芯光纤耦合器结构.基于模式匹配法和相位匹配原理,仿真计算了双芯光纤耦合区中轨道角动量模式光场及相位的变化.结果表明:当单模光纤中的光场耦合到环芯光纤时,会在环芯光纤中激发出多种高阶...     

纳秒声光调Q光纤激光器产生超连续谱

根据现有生成超连续谱方案的不足,搭建了一台全光纤结构的纳秒声光调Q激光器。该激光器中心波长为1 064.3nm,重复频率为20kHz,脉冲宽度为250ns;经过一级放大得到的输出功率为13.02 W。将信号光耦合进自行研制的高功率模场适配器(MFA),得到了10.7 W的信号光输出,耦合效率高达82.2%。将MFA与光子晶体光纤(PCF)熔接,得到了平均功率为5.43 W的超连续谱输出,光谱覆盖为900~1 700nm。由于实验采用的声光调制器(AOM)脉宽较宽,导致泵浦光峰值较低,非线性效应较弱,未能使超连续谱向可见光展宽。因此,建议采用较窄脉宽的AOM作为调Q元件来实现高峰值功率输出,以改善纳秒脉冲PCF产生的超连续谱特性。     

LED在基于光纤传输的照明系统中的应用

为了实现将LED应用于基于光纤传输的照明系统中以替代传统光源,首先简要介绍了基于光纤传输照明系统的应用及组成,描述了LED应用于光纤传输照明系统设计的光学扩展量理论。根据光学扩展量理论分析了LED选型方法,总结了基于LED光纤传输照明系统的设计原则和要点。然后应用设计实例:基于红,绿和蓝三色LED合光的光纤照明模组,详述了设计过程,给出了测试数据。结果表明:LED可以应用于光纤传输照明系统中替代传统光源,市场前景广阔。     

IRIS/AP型电感耦合等离子体光谱仪激发光源常见故障分析

本文介绍IRIS/AP型ICP的激发光源(炬管),并较为全面地阐述和分析其不能正常激发点燃的常见故障及其原因。     

大型超轻系列角接触球轴承内外圈磨削工艺的探讨

对大型超轻系列角接触球轴承磨工艺过程进行分析,改变了工艺过程,从而减小磨削变形,减少了废品,提高了产品质量。