光子晶体光纤非线性光学研究新进展

光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。     

新型太赫兹波塑料光子晶体光纤的色散特性

文章提出一种新型低损耗太赫兹波塑料光子晶体光纤(THz-PPCF)结构,其包层是由两种直径不同的空气孔周期性排列而成.利用时域有限差分法(FDTD)对其色散特性进行了分析.结果表明,通过调节包层中两种空气孔的直径以及晶格常数,可以得到低损耗、超平坦趋于零色散的太赫兹波塑料光子晶体光纤.     

MPOF用拉丝塔分区加热系统的设计

拉丝是制作微结构聚合物光纤（MPOF）的关键环节之一，而加热系统则是拉丝塔的关键组成部分。制作MPOF要求加热系统的温度场呈特殊分布，因此设计了一种基于微控制器（Microcontrol Unit，MCU）的分区加热系统。该系统温度曲线比较理想，满足了制作MPOF的需要。     

普通光纤与小芯径实芯光子晶体光纤的塌孔熔接技术

光子晶体光纤(PCF)和普通光纤的熔接损耗主要来源于两光纤模场直径(MFD)的失配。提出了一种小芯径光子晶体光纤和大模场直径普通光纤低损耗熔接的方法。利用熔融拉锥机加热光子晶体光纤来精确控制光子晶体光纤的空气孔塌缩,以增加光子晶体光纤的模场直径,从而降低其与大模场直径普通光纤的熔接损耗。实现了模场直径为3.94μm的光子晶体光纤和模场直径为10.4μm普通光纤的低损耗熔接,最低损耗小于0.2 dB。     

塑料微结构光纤拉丝塔分区加热系统的设计

加热系统在制作微结构塑料光纤(Microstructured Polymer Optical Fibers--MPOF)过程中是非常重要的,它直接影响最终拉丝结果的好坏.文章介绍了一种分区加热系统,该系统将预热区和高温区隔离开来,并采用隔板与外界空气隔离,可以达到比较理想的温度曲线,满足了制作不同结构MPOF时的需要.     

光子晶体光纤熔接过程中的空气孔力学特性

在光子晶体光纤(PCFs)的熔接过程中,熔接能量和加热时间的控制是避免空气孔塌陷的关键所在.应用经典力学理论,提出了一种光子晶体光纤熔接过程中力学特性的数学模型,对熔接过程中光子晶体光纤空气孔的畸变情况及畸变对光纤模场分布变化引起的熔接损耗进行了分析.分析结果表明,通过控制熔接能量和熔接时间可以控制光子晶体光纤空气孔的畸变情况.根据理论分析结果,进行熔接实验,分析空气孔畸变引起的损耗情况.实验结果与理论值有很好的一致性.     

掺镱PCF的端面处理工艺及激光性能研究（特邀）

基于自制的掺镱大模场光子晶体光纤,探索出一种高效快速的光子晶体光纤端面处理工艺。使用二氧化碳激光熔接机对光子晶体光纤进行旋转加热处理,并配合大口径光纤切割刀对塌缩区域进行切割。通过对比光纤在不同激光加热功率和加热时间下的塌缩效果,确定了最佳的加热功率和时间。对端面处理后的光纤进行激光震荡实验,测试光纤的激光性能,与未进行端面处理时的激光实验结果相比较,端面塌缩处理没有对光纤的激光性能产生较大的影响。通过所述的实验方法,成功得到高质量光子晶体光纤塌缩端面,空气孔塌缩界面齐整,且没有对光纤本身的激光性能产生较大的影响。实验工艺周期短、成功率高,证明利用激光加热塌缩来处理光子晶体光纤端面是一种非常有效的方法,极大地拓展了光子晶体光纤的使用范围,具有很强的实用价值。     

利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥

光子晶体光纤的拉锥是实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段。通过优化普通光纤拉锥机的参数,利用"快速低温"拉锥法有效控制了光子晶体光纤空气孔的相对塌缩。实验中实现了两种不同光子晶体光纤的拉锥,光纤外径分别从原来的125μm拉锥到50μm和30μm,光纤的孔直径和孔间距之比基本保持不变,拉锥损耗小于0.4 dB。基于普通熔融拉锥机的光子晶体光纤低损耗拉锥为光纤器件的制作奠定了基础。     

用于高功率放大的光子晶体光纤特性研究

稀土掺杂光子晶体光纤是制作高功率光纤激光器、光纤放大器的理想材料,对稀土掺杂光子晶体光纤的研究尤为重要。提出了一种新型的空气孔八边形双排排列的光子晶体光纤,并对其部分特性进行分析。研究了该种光纤的掺杂纤芯直径、掺杂折射率和波长的变化对有效模场面积和有效折射率的影响,并计算了该稀土掺杂光纤作为光纤放大器时的重叠因子的特性。为以后更好的制作光纤放大器等光器件产生了一定的理论基础。     

光子晶体光纤的色散特性分析

采用有效折射率模型分析了光子晶体光纤的色散特性，并给出了无限大空气玻璃微结构中基模的本征方程。分析结果表明光子晶体光纤具有奇异的色散特性，能在极大的波长范围内支持单模传输，在单模工作时可以具有反常波导色散。同时通过调整光子晶体光纤的结构参数(包括空气孔径和孔间距)可以移动零色散点的位置。最后讨论了大空气孔光子晶体光纤的特性及其在色散补偿中的应用。     

MPOF切割机温度控制系统的设计

微结构聚合物光纤(MPOF)是一种新型的聚合物光纤,其主要特征是在包层中有形状、大小、排列不同的空气孔.因为材料的特性,聚合物光纤的切割以及端面处理要比石英光纤复杂得多,尤其对于具有微结构的聚合物光纤更是如此.影响光纤切割质量的因素很多,其中切割时切割机的温度是决定光纤切割质量的关键.因此,设计了一种以单片机作为核心部件的切割机温度精确控制系统.该系统工作稳定,性能可靠,能够满足实验需要.     

一种耐高温光纤的制备方法

耐高温光纤涂料聚酰亚胺采用电炉加热,固化的时间长,不能满足大预制棒高速拉丝中长距离涂覆和快速固化的要求。本文介绍一种利用MCVD＋VAD工艺制作预制棒,在高速拉丝机上进行聚酰亚胺涂覆、快速固化的长距离耐高温光纤的制备方法。     

激光加热在Al2O3/Ti系梯度功能材料制备过程中的作用及机理

梯度功能材料是一种界面连续化的新型复合材料,本文研究了激光加热在合成Al2O3/Ti系梯度功能材料过程中的作用和机理,同时用激光大光斑加热方法制备出直径11mm厚度3mm完整的FGM试样并加以分析,以及首次采用在试样中埋设微细热电偶成功地测出了激光加热造成的温度梯度分布。     

石英制品拉丝机控制系统

介绍了石英制品拉丝机的构成及其控制系统。并对该设备的特点及特殊要求作了简单介绍。详细阐述了石英制品拉丝机的控制系统及其控制过程。     

拉丝机气体加热炉的稳定性研究

介绍了小型拉丝机气体加热的原理,并设计了保证稳定拉丝的气炉结构形式,另外,在加热炉的气流控制及燃烧温度方面也做了实验研究。从而有利于使用小型气体拉丝机研制出供研究和实际应用的各种光纤。     

MPOF的制备

微结构聚合物光纤(MPOF)是一种新型的光纤,有着良好的应用前景,为此介绍了MPOF的各种制备方法:毛细管堆叠法、铸塑法、钻孔法等;并用毛细管堆叠法和铸塑法分别制作了一种微结构双折射光纤和一种分段式包层结构光纤.还提出了一些具有创新意义的工艺手段,而这些工艺手段通过实验证明是令人满意的.     

Transient Heating of PMMA Preforms for Microstructured Optical Fibers

A uniform transverse temperature profile is crucial for the direct draw of microstructured optical fibers (MOFs). This can be difficult to achieve for preforms made from materials of poor thermal conductivity, such as polymer. In this paper, we have investigated the transient heating process for drawing MOFs from preforms made from polymethylmethacrylate. Numerical results show that inclusion of radiative transfer across the hole structure is essential for accurately predicting transient heating, and the heating time required decreases strongly with air fraction, but the transverse temperature difference increases with the ratio of the heating temperature to the material glass transition temperature. Thus, we deduced that a strategy for efficient and uniform heating is to use a high-temperature preheating section with a subsequent lower temperature drawing section     

微结构聚合物光纤化学修饰的pH值传感探头

为了拓展微结构聚合物光纤(MPOF)在化学传感领域内的应用研究以及对MPOF孔道内壁功能化修饰技术的深入研究, 首先对36孔的MPOF孔道内壁进行酸催化水解处理, 随后采用化学键合的方式将荧光探针曙红通过偶联剂负载于MPOF孔道内壁, 从而制成用于pH值测定的传感探头。该传感探头被修饰后的多个孔道可以容纳微量的待测溶液, 待测物与孔道内壁的荧光探针作用后, 光信号将可以沿光纤传输, 并被检测。整个化学反应的传感过程是在孔道内进行的, 传导的光束能够和敏感材料相重叠, 利于微量分析同时避免了对敏感膜的损坏。实验结果显示pH值在2.0～4.4范围内与荧光强度呈线性关系, 该传感探头的重现性良好, 并且采用此修饰方法制备的MPOF传感探头对于荧光探针的固定性比较好, 无明显泄漏。