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.     

基于有限元方法的光子晶体光纤特性分析

光子晶体光纤具有传统光纤所无法比拟的特性,是近几年光纤领域研究的一个新热点,分析它的传输特性越来越重要。从麦克斯韦方程出发,运用有限元方法研究全内反射光子晶体光纤的一些特性,在考虑纯石英材料自身色散的前提下计算光子晶体光纤模场分布,基模有效折射率,归一化频率等参数。结果表明,随着空气孔占空比的增加,模式折射率逐渐减小;合理设计光纤结构参数可以实现全波段内单模传输。在此基础上,设计了锥体光子晶体光纤,并给出其模场分布,为光子晶体光纤器件的设计提供了参考依据。     

微纳光纤构建M-Z干涉光路进行液体折射率变化测量

当激光于微纳光纤中传播时,由于光纤直径接近或小于传输光波长,导致传导光中很大一部分光能量以倏逝渡的形式在光纤外,沿着光纤方向向前传播,且在光纤外部传输的倏逝波,会因外界介质环境性质发生变化,而导致传输波能量相位上的改变,基于此原理,本文介绍了一种采用M-Z干涉光路制成的微纳光纤传感器模型.此模型设计的传感光路以He-Ne激光器为光源,以微纳光纤作为传感器件,获得了在外界介质折射率变化情况下干涉相位发生变化的一些规律.     

环境折射率变化对纳米线光纤场强分布的影响

基于光学倏逝波的光纤或波导传感器是目前的重要发展方向之一． 从Maxwell 方程出发,得 到由于周围环境折射率变化而引起的光纤场强分布的变化． 结果表明: 纳米线光纤中的光场场强分 布跟环境折射率有较为敏感的关系． 在相同的外界环境下,纳米线光纤直径D 大的光纤纤芯内光 场能量较强,纳米线光纤直径D 小的光纤纤芯内光场能量较弱; 对相同直径D 的纳米线光纤,随着 外界折射率的增大,光损耗越来越强． 这为纳米线波导在光传感领域的应用提供了有力的证据．     

集成于单根光纤中的1×2耦合器的特性分析

提出并展示了一种集成于一根光纤中的1×2光纤耦合器。通过在单芯光纤和双芯光纤焊点处进行熔融拉锥的方法,实现了这种新颖的耦合技术。采用光束传输法,计算仿真了其功率耦合与传输过程。对于双芯光纤分布不对称以及双芯光纤芯子折射率具有轻微差异的情况,给出了分析与讨论。     

光纤光敏性的研究

研究和分析了用于制作光纤光栅的掺锗石英光纤的紫外光致折射率变化规律。在实验中利用248nm的脉冲准分子激光，对标准单模通信光纤，在不同曝光时间下进行紫外曝光，然后测量它们的径向折射率分布。实验结果表明：紫外光照射光纤的初始阶段，纤芯折射率直线上升，可用色心理论解释；紫外曝光的中间阶段，温度擦除效应对折射率变化的阻碍作用与色心形成改变折射率的作用相互竞争，折射率变化曲线出现起伏；实验的最后阶段，折射率变化再次呈上升趋势，可用紧缩／致密模型解释。光纤经过紫外光照射后折射率变化在10^-4数量级；曝光时间与光致折射率改变之闻存在非线性关系，并伴有饱和现象发生，样品的紫外光敏性、光致折射率的改变与紫外辐射时间有很大关系。     

基于空心光纤多模干涉的折射率传感器研究

基于空心光纤(HF)多模干涉原理提出一种新颖光纤折射率传感器,实现了对环境溶液折射率的测量。这种光纤折射率传感器不仅制作简单、成本低廉,而且为波长编码、抗干扰性好。实验表明,这种光纤折射率传感器其有效传感范围为1.333～1.450,并且当溶液折射率小于1.40时,特征波长与折射率近似呈线性关系,灵敏度为88.07 nm。针对相同折射率不同溶质的溶液,传感器出射光谱能量差异表明,该结构的光纤传感器在物质检测方面有着潜在的应用。     

光纤端面衍射场光束的特征参数

光纤端面衍射场光束的特征参数由基于二阶矩和微分算子算法定义的近场模场半径、远场发散角角半径和基于二阶矩算法定义的光束传输因子综合描述.在傍轴近似条件下,推导出光束参数之间满足以光束传输因子为枢纽的简单关系式,给出光束传输因子大于1的结论.提出光纤端口衍射场的光束参数可直接由光纤模式场分布,或由可实际精确测量的远场衍射频谱分布精确计算,为精确测量和计算光纤特征参数提供了理论依据.最后推导出阶跃折射率光纤LP01模衍射场光束特征参数的解析函数表达式和光束特征参数的范围.     

应力型大模面积光子晶体光纤的纤芯设计

通过施加完美匹配层,利用有限元法,研究热应力诱导的单偏振大模面积光子晶体光纤的偏振特性,计算纤芯参数对场能量分布系数和偏振损耗比的影响.结果表明,随着纤芯折射率提高,两正交偏振模的损耗比下降,当纤芯直径减小时,场能量分布系数降低.     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算光子晶体光纤的模场分布,基模有效折射率和色散系数等参数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

通体均匀发光光纤的研究与设计

提出了一种侧面散射光光强均匀分布,能量利用合理,制备和安装成本低廉的通体发光光纤及其制备方法。在该光纤中散射体以不同的密度和深度分布在芯层和包层界面处的芯层内。当有传导光在光纤中传输时,部分传导光就会被散射体从光纤的侧面均匀地散射到光纤外。光纤侧面散射光强的均匀性是通过改变光纤不同位置处的衰减系数来实现的,而衰减系数的改变又是通过改变光纤不同位置处散射体的密度和深度来实现的。在建立数学模型的基础上,通过解微分方程,可以推导得出通体均匀发光光纤中衰减系数与传导光传播距离的变化关系公式。此外还提出了一种测定衰减系数与散射体密度以及深度关系的实验方法。这些研究分析为设计制造通体均匀发光光纤提供了思路和理论依据。     

利用光纤液滴指纹图分析酒精溶液等液体试样

光纤微液滴分析技术以利用光学方法检测液体特征参量为目的,利用了光纤液滴指纹图与液体物理、化学特征参量的对应关系,采用光纤来监测液滴的形成、增长和下落过程,并通过计算机分析随液滴下降过程而变化的光纤液滴指纹图.在实验中利用光纤微液滴传感器测试了多种不同液体试样,尤其分析了不同浓度的乙醇溶液对应的光纤液滴指纹图.在讨论了乙醇溶液光纤液滴指纹图的特征参量后,提出了一种可以实现对乙醇溶液折射率和浓度的测试的新方法.     

基于纳米纤维的光学折射率传感器研究

利用纤维进行光学传感是目前较热门的研究领域,纤维系统的光学传感可以用来检测环境中的压力、温度、湿度、浓度以便探究事物之间的相互联系.提出了一种基于纳米纤维的折射率传感器,可以检测周围折射率的局部变化.此外,还给出了直接求解电磁问题的方法,该方法证明了纳米纤维的几何形状可以探测局部折射率.最后,对此现象的机制和检测局限性进行了讨论.     

基于LiNbO3光波导调制器高速光码型调制的比较

从理论上对基于铌酸锂(LiNbO3)光波导外调制器的各种高速光码型调制技术进行了统一的数学分析和比较.比较分析表明,由于频谱结构紧凑和实施简单,非归零码(NRZ)在中短距离高速传输系统中有很好的应用;而差分相移键控-载波抑制归零码(CSRZ-DPSK)由于具有较好的频谱结构、抗色散、非线性特性和实现成本,将成为长距离高速光纤传输系统中调制格式的最佳选择之一.     

依托EDA技术的光接收模块的研制

依靠电子设计自动化（EDA）技术和软件工具Protel98,借助Internet网上丰富的信息资源,研制了光纤通信系统的重要部件－－光接收模块,经实验检测,各项技术指标达到了光纤通信的实用要求。     

光纤布喇格光栅的研究与应用

概述了在掺杂石英玻璃光纤中写入布喇格光栅的原理与方法,介绍了光致光栅的机理及增强光纤光敏性的措施,简要说明了光纤光栅在光纤通信和光纤传感中的应用。     

光纤光栅位移传感技术研究

介绍了一种光纤光栅传感器的在曲面空间位移测量方面的应用.随着外界应力的变化,光纤光栅的Bragg中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种精密的用光纤光栅作为敏感元件测量曲面空间间隙位移的方法,获得了光栅Bragg波长偏移量与曲面间隙位移量之间的曲线关系,其灵敏度可达3.5013 nm/mm,最后对实验结果进行了分析.