2m长As-Se-Te玻璃红外光纤传像束

文中介绍了传输 2～ 12 μmAs Se Te玻璃红外光纤所用原料提纯和玻璃熔制工艺改进的方法。分析了损耗、填充系数K和面反射对透过率的影响。将制备出的红外玻璃光纤 ,用WQF 4 0 0傅里叶变换红外光纤光谱仪测试其损耗 ,光纤损耗值明显降低。把单丝直径 φ≤ 80 μm的As Se Te玻璃光纤制成 10 0像元× 10 0像元、长度为 2m的传像束。前、后两端分别配置可调焦的红外透镜 ,入端对准 5m处 4 0 0℃黑体炉 φ =3mm的小孔 ,出端与热像仪连接 ,经过光学扫描和信号处理后 ,在计算机屏幕上显示出圆形的黑体热像。结果表明 ,在特殊环境中用As Se Te玻璃红外传像束 ,传输热像是最佳设计方案之一。     

基于辐射定标的某型红外光纤传像束双波段透过率测定

由于目前国内尚没有针对红外光纤传像束的波段透过率测试的规范标准和设备。提出了一种考虑光纤孔径角和光纤芯径的热像仪定标方法和某型光纤传像束的双波段透过率测试方法。通过在冷屏两端分别设置直径为8 mm和62 μm的两个光阑孔,确保定标条件和所测光纤的孔径角和光纤芯径相同;再通过在光路中插入波段滤光片来选择需要定标的波段。建立了基于最小二乘的红外热像仪定标模型,并采用该方法进行了定标实验。根据定标结果,测量了某型光纤传像束的红外光纤在2.0 μm～2.6 μm波段和3.4 μm～4.8 μm波段的透过率,其平均透过率大于70%。     

基于光纤端帽的红外宽波段耦合光学系统设计

新一代红外对抗技术中，需要将红外高峰值功率激光耦合进红外传能光纤中进行传输。针对红外宽波段、高峰值功率激光进行光纤耦合时存在的问题，设计了一种光纤端帽参与聚焦的消色差耦合光学系统，能够对高峰值功率的2.1～4.6μm红外激光进行光纤耦合，并且光纤端帽可以提高光纤端面的损伤阈值。然后，对消色差耦合光学系统进行了详细设计，并选择了最佳三片式消色差玻璃组合ZNS/MGF2/IRG206进行设计，最终在耦合系统焦距为35 mm时，该系统对2.1～4.6μm波段的耦合效率达到92.74%。进一步分析可知，耦合光学系统最佳的焦距范围在35～47 mm，以及焦距在40 mm时，光纤对准最大容差为60μm。     

长波红外硫系玻璃光纤束制备与大面阵成像性能研究(特邀)

长波红外光纤传像束在军事、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前，长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤，选择As-SeTe硫系玻璃组分，首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究，原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at%(未检出)、0.06 at%、0.15 at%，除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分，对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响，采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺，制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100μm的光纤，弯曲半径小于5 mm，在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万，单丝呈紧密排列的光纤传像束，断丝率小于3‰，传像束有效区域透过均匀，无黑丝、暗丝，对红外目标成像清晰，无明显畸变，综合成像质量良好。     

2 μm波段7-cell空芯光子带隙光纤的特性研究

扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务.2 μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,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,恰好配合2 μm波段光通信系统.空芯光子带隙光纤(hollow core photonic bandgap fiber,H...     

古河电工公司的红外传输用光纤

近几年，对石英玻璃光纤不能透过的2 μm以上波长红外传输用光纤的要求不断高涨。古河电工应用多年来在研究开发石英玻璃光纤中积累的各种技术和经验，研制出复盖从可见到20 μm宽波长范围具有优良透过性能的三种红外传输用光纤(氧化锗玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、KRS-5多晶光纤)，成为世界上唯一的制造商。     

美国进行20 Gbit/s的10路波分复周光纤传输实验

美国贝尔实验室进行了容量为1.366 Tbit·km/s的波分复用光纤传输实验。使用的光纤长68.3 km,传输速率合计为20 Gbit/s,误码率1×10-9以下。使用了波长间隔1.35 nm的10个1.5 μm波段 分布反熥型半导体激光器。每束激光用2 Gbit/s的不归零数据信号进行调制，光输出经复用后用一根光纤传输。因多重复用而使用了光纤阵列、透镜和衍射光栅。光纤阵列是由23根单模光纤并排而成，纤芯之间的伺隔为24 μm，其中22根光纤用来接收光输入，剩下一根光纤与传输线路相连接而传送光输出。输入光纤的一端，用带微透镜的光纤尾与半导体激光器相连接（实验中有10根这样的光纤，插入损耗约5 dB)，另一端则对着透镜的方向呈直线状排列。从各激光器射出之后进入光纤阵列的光，由光纤阵列另一端出来，再进入透镜。从透镜射出的光碰到衍射光栅，返回的光再次通过同一透镜，然后进入光纤阵列中唯一的那根发射输出光的光纤。输入与输出用光纤之间的耦合损耗为3 dB,光纤间(信道间）的串音在-36 dB以下。分波器也用衍射光栅和透镜构成，串音在-23 dB以下，插入损耗2.5 dB。至于68.3 km传输线路的损耗,10种波长平均为l5 dB。     

用于改善PtSi红外焦平面阵列器件响应特性的长焦距GaAs微透镜阵列器件的制作研究

提出了一种新的曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作。扫描电子显微镜 ( SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列 ,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜的焦距可达到 3 861.70 μm,而常规光刻热熔法很难制作出焦距超过 2 0 0μm的相同尺寸的微透镜阵列。微透镜阵列器件与红外焦平面阵列器件在红外显微镜下对准胶合 ,显著改善了红外焦平面阵列器件的响应特性     

2.79μm Cr,Er∶YSGG激光光纤耦合的实验探究

采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率.设计研制了2.79 μm Er,Cr∶ YSGG激光器及其光纤耦合系统.分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响,设计弯月型透镜作为激光器谐振腔输出镜减小激光光束发散角,并选择合适的耦合单透镜,满足了数值孔径为0.29、芯径为400 μm的ZBLAN玻璃光纤耦合条件.实验结果表明,在弯月型透镜作为激光输出镜,耦合透镜焦距为20 mm时,可实现激光传输耦合效率高达83％,最大传输功率6W,满足了激光医疗仪器的临床应用需求.     

用于红外图像传输的柔性空芯光纤束

采用聚碳酸酯毛细管作为红外空芯光纤的基管材料,制作了内直径为320微米的细径红外空芯光纤.内面镀有光滑银膜的聚碳酸酯毛细管,在近红外和中远红外波段获得了平坦的损耗-波长响应特性.用224根镀银聚碳酸酯空芯光纤,制作了长度40mm,截面积约50m2的红外图像光纤束.利用该红外光纤束成功进行了加热电阻丝的红外热图像传输实验.红外聚碳酸酯空芯光纤束具有柔韧性强、无毒等特点,在医疗及工业领域有广阔的应用前景.     

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.     

异型石英光纤传像束光学性能分析

讨论了异型石英光纤传像束作为光学成像探测器的重要意义，利用排丝叠片法制备了一种线面转换异型石英光纤传像束，并利用测试平台进行了透过率和串像率测试。该光纤传像束在450～850 nm波段的透过率为40%～60%,串像率为4%。通过实验研究和数据分析，明确了制备过程中提高传像束性能的有效方法，确定了一套排丝叠片制备光纤传像束的工艺和流程，这对光纤传像束产品的广泛应用具有一定指导意义。     

红外光纤传像系统像质优化方法研究

红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要的学术价值和广阔的应用前景。文中采用理论分析与实验验证相结合的方法,对其像质优化问题进行研究。基于系统工作原理和特点,建立了其调制传递函数的理论模型,分析了影响其像质的主要因素。结果表明:为保证系统成像质量,前置物镜及后继耦接镜在系统Nyquist频率处的MTF值应大于0.8,且耦接镜所成光纤像与探测器像元的对准偏差应小于0.5像元。为进一步分析光纤传像束自身缺陷对像质影响,特搭建了成像实验装置,对两种不同规格光纤传像束推扫成像结果对比发现:通过使用合适后继耦接镜、多层光纤TDI模式成像、传像束前后端镀增透膜、准确的均匀性校正处理等方法,可有效改善系统的成像质量。以上研究为该类系统的研制提供了必要的技术储备。     

空芯反谐振光纤2.60～4.35 μm中红外激光传输及损耗表征

为了研究空芯反谐振光纤的中红外激光传输能力,使用自制的无节点空芯反谐振光纤进行了2.60～4.35 μm的中红外激光传输实验.该空芯反谐振光纤包层由七根平均壁厚为800 nm的玻璃毛细管组成,光纤外径为365 μm,纤芯直径为115 μm.使用中红外可调谐光参量振荡器作为光源,测试了光纤在2.60,3.27,3.41,...     

UIRFPA热像仪在泡沫红外性能测试中的应用

泡沫是近年来发现的一种新型宽波段无源光电干扰介质,为评价其红外消光性能,采用SAT-HY6800型320×240非制冷红外焦平面(UIRFPA)热像仪,给出了利用红外热像图计算红外消光系数的方法.通过对泡沫的红外热像图的分析,计算得到样品的红外消光系数为0.431m2.g-1;并采用OPAG33傅里叶变换红外光谱仪进行了对比,获得了与前者相似的结果.该结果表明,采用UIRFPA热像仪用于测定泡沫的红外消光系数是可行的,具有较高的准确度.最后分析了这种测试方法的误差因素,为UIRFPA热像仪应用于泡沫红外性能测试提供了指导.     

经过大气传输的红外热像仿真

大气传输特性对成像红外和目标识别研究具有重要意义。在“漫射灰体”的假设条件下,忽略传输路径上的气温变化,给出了大气传输计算的数值方程,并分析了使用等效黑体辐射光谱分布代替目标有效辐射光谱分布进行大气传输计算的可行性及其带来的误差。结果表明,在8～12 μm波段,使用等效黑体辐射光谱分布进行大气传输计算已经具有足够的精度,并且可以大大节约计算时间;但是在3～5 μm波段,反射太阳辐射对目标表面辐射光谱分布的影响不可忽视,使用等效黑体辐射光谱分布进行大气传输计算将带来较大的偏差。     

光纤传像束断丝率的自动检测

介绍了光纤传像束在试验鉴定中断丝率指标的自动检测方法.将一束均匀的平行白光注入光纤传像束输入端,在输出端成像于高分辨率数码相机的CCD面阵上,采集的检测图像传输到计算机中.利用图像预处理和模糊平均方法,通过自适应阈值比较,标识出光纤传像束断丝像点的大体位置,然后以最短欧氏距离为判据,采用系统聚类法对断丝像点进行聚类和识别,统计出断丝数和断丝率.此图像处理算法可以克服传像束胶缝暗纹的干扰,具有计算量小,可靠性高的优点,能够快速地对光纤传像束进行质量评估和综合鉴定.     

单模As-Se红外玻璃光纤的制备及其性能研究

随着红外光纤制备技术的不断发展,低损耗、高非线性且结构完美的红外硫系光纤的研制迫在眉睫。采用了传统的熔融淬冷法和动态蒸馏纯化工艺制备了As40Se58Te2和As40Se60两种玻璃样品,基于两次多步挤压法制备了完美芯包阶跃结构的硫系光纤预制棒,在聚合物的保护下拉制出了损耗较低的阶跃型单模硫系玻璃光纤。结果表明:蒸馏纯化工艺可有效去除硫系玻璃中大部分杂质,2%摩尔百分比的Se被Te替换可有效实现小数值孔径并达到单模传输条件,采用截断法对单模硫系光纤进行了损耗测试,其最低损耗为1.66 d B/m(6.06μm),工作波段为2.5~12μm。以光参量放大器(OPA)为抽运源获得了覆盖1.5~13.2μm(40 d B带宽)的超连续谱输出,光纤有较好的中远红外传输性能和极高的光学非线性性能。     

高定位精度光纤传像束面阵的V型槽法制备

高精度传像束可提高其与相机或透镜阵列之间的耦合精度,满足集成光学成像、光学器件及探测系统等领域的应用要求。为此提出了采用V型槽法制备高定位精度光纤传像束面阵。该方法首先将高精度V型槽嵌入排丝工装中,利用排丝机的张力牵引光纤来进行排丝,V型槽能够保证光纤横向定位精度和纵向定位精度,而后将由V型槽法排丝获得的光纤片进行叠片排列,制备出高定位精度光纤传像束面阵。采用计算机辅助电荷耦合器件(CCD)成像测量系统对传像束面阵光纤定位精度指标进行了测试、计算和分析,结果表明单根光纤的定位精度不超过4μm。该项工作为高精度传像束面阵的制备奠定了基础。     

用于固体激光器的玻璃光纤激光传输系统

光缆的供货长度均在150m以内。这样借助一个插头系统即可使用芯径为200～1000μm的不同类型光纤。安全传感技术提供了监控插接状态、插头温度以及从激光输出端到加工头防护玻璃整个激光传输的可能性。有故障时，对有问题的激光传输系统可进行维修，大部分插头可重新使用。玻璃光纤激光传输系统激光器产生的高能光束，通过镜组耦合进玻璃光纤并传输到使用地点（图1）。激光束在光纤的另一端，由加工头和输出耦合镜组聚焦在工件上。图1光纤激光传输系统示意图玻璃光纤结构可与近年来在信息传输方面卓有成效的高纯石英纤维（SiO2）媲美。根据…