应用CO2激光器制备STM光纤探针的研究

以普通的单模石英光纤为材料,改进熔融拉锥装置,利用有旋转曲面的凹面镜,实现了制作扫描隧道显微镜光纤探针的加工过程.实验表明,改进后的拉锥装置满足了制作纳米量级针尖曲率半径光纤探针的基本要求.     

一种实用化石英光纤球形头的研制

本文研制了一种实用化石英光纤球形头.实验中采用大芯径石英光纤.把石英光纤的一端熔融拉锥并研磨成锥形端面,采用特殊助剂方法在其上面加入特殊的物质后研制成球形端面,并对所研制的石英光纤球形端面输出光功率进行测试.研究结果表明,球形光纤头的各个角度输出光能量较均匀,尤其是侧面输出光功率得到了很大改善,而且依据所研制光纤球形头工艺稳定,有实际应用的潜力,为光纤的进一步实用化提供了依据.     

Pd-Ag合金膜拉锥光纤H2敏传感器研究

采用熔融拉锥机,制作了具有均匀腰锥的H2敏传感器结构.拉锥长度设定为9 000 μm,拉锥速度0.1 mm/s,火焰高度为3 mm,拉锥后光纤的腰锥体处的均匀直径为30 μm.用电子束蒸发装置在拉锥光纤均匀锥段表面上生长H2敏Pd-Ag合金薄膜,镀膜室内真空度为2.9×10-3Pa,束流为0.35 A/s,沉积时间为10 min,膜厚为50 nm.设计了拉锥光纤H2敏传感器的实验装置,测试数据表明:Pd-Ag合金膜拉锥光纤H2敏传感器能够精确检测低于4%的H2浓度,适合于单点或多点分布式H2泄漏探测.     

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。     

拉锥光纤产生超连续谱的研究进展

随着拉锥理论的发展和拉锥工艺的提高,拉锥光纤中超连续谱的产生成为近年来的研究热点。通过拉锥,可以灵活调整光纤的色散和非线性效应,对超连续谱的产生具有重要意义。首先简要介绍了拉锥技术,然后分别介绍了拉锥普通光纤和拉锥光子晶体光纤中超连续谱产生的研究进展,最后对拉锥光纤产生超连续谱的发展和应用作了展望。     

拉锥光纤的制作工艺与测试方法

在分析移动火苗拉锥技术原理的基础上,对商用拉锥机参数进行了分析,并设计、制作了不同形状的拉锥光纤。为了检测制成的拉锥光纤实际形状与理论预测的符合度,设计了傅立叶光学衍射测量系统,对拉锥光纤样品测试,结果证明了理论分析方法的合理性。对固定火焰拉锥机,给出了控制拉伸距离得到特定形状拉锥光纤的方法。     

熔融拉锥技术在光纤耦合传输中的应用

为了实现光纤激光器和放大器系统中不同参量光纤的低损耦合,采用光纤拉锥方法来实现光纤连接。经过理论分析,在大数值孔径光纤传输到小数值孔径光纤时,采用光纤拉锥技术可以有效地提高传输功率。采用改造的大模光纤熔接机进行拉锥实验研究,精确控制拉锥时间、放电功率、步进量和步进速率可以获得不同的拉锥形状。采用光纤拉锥元件对标准单模光纤和大模场光纤进行耦合实验,得到纤芯内传输的耦合输出效率由之前的50%提高到85%,获得了低损连接效果。结果表明,熔融拉锥技术为不同光纤之间的耦合提供了一种简单实用的方式。     

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择

大模场面积(LMA)光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择,从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5 mm,纤芯最小为9μm,约为未拉锥部分纤芯直径26μm的1/3。实验研究表明,在拉锥后,光纤激光器的光束质量因子M2由3.50减小为1.81,相应的斜率效率由63.6%减小为51.1%。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19.8%,但其亮度增大为拉锥前的3倍。     

全正色散双包层拉锥Ge-As-Se-Te光纤中的宽带相干超连续谱产生

制备了具有全正色散特性的Ge-As-Se-Te双包层拉锥光纤,并研究了其中的红外超连续谱输出特性。所采用的拉锥光纤的纤芯直径为12μm,外包层直径为108μm,锥区长度为9.8 mm。利用6μm的飞秒激光泵浦10 cm长的拉锥光纤,获得了1.5～14.3μm的超连续谱输出。与同样纤芯直径的单包层拉锥光纤相比,双包层结构不仅增强了光纤的机械强度,还减少了泵浦能量在锥区的损耗,进一步拓宽了超连续谱的宽度。模拟计算结果表明,该超连续谱具有高的相干性。     

基于拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器特性研究

为了将拉锥光纤的光学特性和光纤环镜的滤波特性相结合,提出了一种用拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器结构.实验研究发现,在级联的2阶高双折射光纤环镜滤波器中接入拉锥光纤,滤波器输出谱的主峰3dB带宽得到显著压缩,品质因数进一步提高,其Q值很容易达到5.2,滤波器在10dB~35dB调制深度范围内调谐更灵活,输出波形更加稳定.结果表明,该结构改善了高双折射光纤环镜滤波器特性,使调谐更为灵活.     

基于熔融拉锥光纤布拉格光栅的光谱特性

锥形光纤是直径沿轴向逐渐变化的一种光纤。使用broyden迭代结合打靶法求解了基于熔融拉锥光纤布拉格光栅(FBG)的耦合模方程,数值分析了光纤轴向上的锥度对FBG光谱的影响。与未拉锥的均匀FBG相比,锥形光纤的FBG光谱向短波长处漂移,光谱带宽增大。由于纤芯束缚光场能力变弱,光谱的峰值反射率和透射深度均减小。锥度越大,这种现象越明显。实验中使用拉锥方法制作锥形光纤,通过在相同拉锥长度的情况下改变拉锥速度得到不同锥度的光纤,研究了锥形光纤损耗与拉锥速度的关系。使用波长为248 nm的紫外激光和周期为537 nm的均匀掩模板在所制作的锥形光纤写入布拉格光栅,研究了不同锥度光纤对光栅光谱的影响。实验结果与理论分析结果基本吻合。     

移动温区光纤熔融拉锥锥区形貌研究

光纤拉锥是光纤器件制作中的一项重要技术,为了研究快速往复移动温区熔融拉锥系统中锥区形貌与各拉锥参数的关系,基于体积不变原理,建立了往复运动温区熔融拉锥系统在满足温区运动速度大于光纤拉伸速度条件下的理论模型,详细描绘锥区形貌形成过程,推导出锥区直径、锥区平坦区长度与温区运动次数、温区运动速度、光纤拉伸速度、温区往复运动距离以及温区宽度与光纤初始直径之间的定量关系,并进行验证,实验结果与理论分析一致。     

基于涂覆石墨烯量子点-聚乙烯醇的拉锥细芯光纤的温湿度传感器

提出了一种基于拉锥细芯光纤的温湿度传感器。先将细芯光纤熔接在两段多模光纤的中间，并在多模光纤两端熔接单模光纤，利用拉锥机对细芯光纤进行分步拉锥。实验测得细芯光纤拉锥前后的传感器的温度灵敏度分别为31 pm/℃和72.7 pm/℃。将少量石墨烯量子点-聚乙烯醇涂覆在传感器锥部得到温湿度传感器，实验测得其温度灵敏度最大为288.3 pm/℃，湿度灵敏度可达到131.7 pm/%。该传感器具有性能稳定、灵敏度高、制备简单、成本低的特点，在温度和湿度传感领域具有广阔的应用前景。     

聚合物光纤热预拉锥工艺实验研究

文中研究了重力垂直熔融拉锥法中不同温度、不同拉伸力工艺条件对聚合物光纤热预 拉锥特性的影响。实验表明:加热区中心温度为214℃附近和拉伸力为1. 40g左右时, PMMA聚合物光纤拉伸过程容易控制,并且具有良好的光学质量。     

光纤锥模场传输特性及光纤微透镜最佳位置研究

分析了两类光纤维（熔拉锥和腐蚀锥）的模场传输特性,引入了特征转换点,为降低模式耦合损失和增强聚焦效果,光纤锥微透镜制作的最佳位置,熔拉锥在靠近特征转换点处,腐蚀锥在锥端至特征转换点之间,并讨论光纤微透镜对高斯光束的聚焦。     

扩芯-拉锥技术对光子晶体光纤合束器性能的改善

设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF)合束器,利用光子晶体光纤的后处理技术塌缩纤芯周围的三圈空气孔使纤芯直径增大,再对PCF合束器进行熔融拉锥,将多路熔融拉锥后的光子晶体光纤熔接到一路多模光纤作为输出端。通过数值模拟计算得到:扩芯-拉锥PCF合束器在入射不同波长时的轴向损耗远小于直接拉锥PCF合束器。     

熔锥型光纤耦合器的工艺与显微形貌研究

以六轴光纤耦合机为实验平台,研究了熔融拉锥光纤耦合器的工艺、性能、显微形貌三者之间的相关规律.利用热电偶和电位差计测得了熔融拉锥时火焰的温度场分布,利用扫描电子显微镜观察了光纤耦合器的显微形貌.经大量观测实验研究发现:在光纤耦合器的锥形区域,存在皲裂,并且拉伸速度越快,皲裂越明显;在光纤耦合器的耦合区域,光纤表面存在微小晶粒,而内部没有发现微晶,即光纤耦合器玻璃表面发生了析晶现象,且拉伸速度越慢,晶粒越大.     

微结构空心POF与单模石英光纤的耦合

为了解决包层为蜘蛛网结构的空心塑料光纤(POF)与单模石英光纤的耦合同题,采用了在两根光纤间插入倒锥透镜型光纤端头的方法,分析了光线在该光纤端头中的传播过程,并对其进行了数值仿真,计算出了耦合效率.给出了光纤端头的最佳耦合长度.     

国外无源光器件发展动向及其分析(续完)

B.由光纤直接构成的微光分路耦合器 1.拉锥式分路耦合器拉锥式分路耦合器是利用光纤直接加工成型的一种器件,它是将光纤束经局部加热,并同时对它们进行拉伸,以致在加热区域内形成锥体的分路器。当光在此光纤束中传输时,经拉锥部分,高次模就耦合到邻近的光纤中去。美国加里福尼亚州的一个研究中心,根据该原理成功地制造出了双锥体星形耦合器,如图24所示[19]。这种结构耦合的光纤可达19根、     

熔拉与腐蚀光纤探针传输特性的研究

用实验方法测量了用熔拉或腐蚀的方法制备的光纤探针的传输效率随光纤圆锥角的变化关系,作出传输效率曲线,通过测定光纤探针传输效率的实验,我们看到:在小锥角的情况下,用熔拉法制备的光纤探针与腐蚀的方法制备的光纤探针的传输效率基本相同。在大锥角的情况下,用腐蚀法制备的光纤探针传输效率高于熔拉的方法制备的光纤探针的传输效率。在锥角为50.4°时,腐蚀的光纤探针传输效率为78.8%,熔拉的光纤探针传输效率为76.6%。在相同的条件下,两者的传输效率的差别随入射光波长的增加而下降。