化学式探头光纤传感器中的高斯光束耦合

本文以高斯光束传播规律为基础,对化学式探头光纤传感器中的激光器与光纤,光纤与光纤以及光纤与接收器的高斯光束耦合规律进行理论分析,并探讨了这种光纤传感器的合理设计方案.     

洛匈棱镜对单模高斯光束影响的分析

为了研究洛匈棱镜对单模高斯光束的影响,采用分析棱镜胶合剂介质层中的光的干涉效应的方法,对洛匈棱镜对单模高斯光束的影响进行了详细的理论分析。结果表明,对于给定的入射单模高斯光束,若光在胶合层界面上的入射角、胶合层的厚度和胶合剂的折射率,三者确定其二,棱镜对透射光束光强分布的影响将随另一参量的变化作周期性振荡,且透射高斯光束的形状也随之改变。比较而言,棱镜对透射o光的影响要小于e光,但从总体上看,棱镜无论对o光还是对e光的影响均小于1%。     

Semarmont棱镜对单模高斯光束光强分布影响的分析

为了研究Semarmont棱镜对单模高斯光束光强分布的影响,采用了分析相干的两束光光程差的方法,对光在Semarmont棱镜胶合介质层中的干涉效应进行了详细分析。结果表明,对于给定的入射单模高斯光束,若光在胶合层界面上的入射角、胶合层的厚度和胶合剂的折射率,三者确定其二,棱镜对透射光束光强分布的影响将随另一参量的变化作周期性振荡,且透射高斯光束的形状也会随之改变;相比较而言,棱镜对透射o光的影响要大于e光,但从总体上看,棱镜无论对o光还是对e光的影响均小于3%,在要求不是特别严格的应用中,可以忽略Semarmont棱镜对单模高斯光束光强分布的影响。     

萨那芒特棱镜对单模高斯光束光强分布影响的分析

根据光在萨那芒特棱镜胶合介质层中的干涉效应,分析了萨那忙特棱镜对单模高斯光束光强分布的影响;结果表明：对于给定的入射单模高斯光束,若光在胶合层界面上的入射角、胶合层的厚度和胶合剂的折射率,三者确定其二,棱镜对透射光束光强分布的影响将随另一参量的变化作周期性振荡,且透射高斯光束的形状也会随之改变;相比较而言,棱镜对透射 光的影响要大于 光,但从总体上看,棱镜无论对 光还是对 光的影响均小于3％,所以在要求不是特别严格的应用中,可以忽略萨那忙特棱镜对单模高斯光束光强分布的影响。     

Wollaston 棱镜对单模高斯光束光强分布影响的分析

为了研究Wollaston棱镜对单模高斯光束光强分布的影响,采用分析光在棱镜胶合层中干涉效应的方法,对透射o光和e光分别进行了分析。对于某一给定的两偏振模兼并的单模高斯光束,透射o光和e光均随入射光在胶合层介质面上入射角、胶合层的厚度及层中介质的折射率的变化作周期性振荡,且振荡的幅度和频率也随之变化,这种振荡对透射光束的影响小于0.65%。结果表明,在实际应用中,只要对透射光束光强相对变化的要求不小于0.65%,即可忽略Wollaston对高斯光束光强分布的影响。     

980 nm半导体激光器的模场分布

结合980nm半导体激光器的特点，通过对高斯光束的发散特性的分析，得到激光器的模场分布特点。为提高980nm半导体激光器与光纤的耦合提供理论基础。     

基于ABCD定律的LD-SMF高斯光束模式匹配方法的研究

在高斯场分布挖的前提下,根据矩阵光学理论和高斯光束转换的ＡＢＣＤ定律,从模式匹配的角度描述了半导体激光器（ＬＤ）与单模光纤（ＳＭＦ）之间的光耦合理论,提出了实现ＬＤ椭圆高斯光束与ＳＭＦ圆高斯光束间模式匹配的设计方法。这不仅对提高ＬＤ－ＳＭＦ的耦合效率有理论指导意义,而且也为其它场合下解决高斯光束的准直扩速及实现椭圆－圆高斯光转换等问题提供了有效依据。     

光纤激光器透镜耦合系统的优化设计

准直一聚焦双透镜系统是光纤激光器中常用的一种泵浦耦合技术,但是对于大功率LD泵浦源尾纤输出的多模类高斯光束,难以解析表达其中高阶模式的透镜变换规律,根据此设计透镜耦合系统过程也很复杂。本文用几何光学的方法保证数值孔径的匹配,以类高斯光束光斑尺寸作为基模高斯光束束腰,用基模高斯光束传播规律来简化大功率光纤激光器透镜耦合系统的优化设计.最后给出了一个利用MAT-LAB优化工具函数设计双透镜聚焦耦合系统的实例。     

单模掺铒光纤激光器极限输出功率的数值研究

通过对掺铒光纤激光器极限输出功率的受限因素分析,在考虑非线性效应、热效应、光损伤等因素的情况下,结合掺铒光纤激光器的单模条件,计算得到单模掺铒光纤激光在1 570 nm 工作波段下的极限功率为6.34kW。同时计算了在少模条件下掺铒光纤激光器的极限输出功率为53.39 kW。还分析了单频情况下掺铒光纤激光器的极限输出功率,结果表明:在绝对单频的条件下,掺铒光纤激光器的极限输出功率为245W。并重点对实际中可行的提升输出极限功率的改善方法进行了分析,结果表明:降低纤芯数值孔径以及提升少模光束运转下的光束质量是提升单模条件下掺铒光纤激光器极限输出功率的重要手段。     

光纤激光器高阶模式对相干合成特性影响分析

为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型。同时以光纤激光器中输出混合模式为LP01和 LP11以及输出混合模式为LP01和LP02两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度。结果表明,当光纤激光器中高阶模式为 LP11模时,远场相干条纹的峰值能量随着LP11模的增加线性下降;当光纤激光器中高阶模式为LP02模时,远场相干条纹的条纹对比度随着 LP02模的增加线性下降。     

一种新型结构的单纵模光纤激光器

单纵模掺铒光纤激光器在光通信和光传感等方面有着广泛的应用前景。设计了一种新型的光纤激光器，在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模，用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声，用光纤光栅作为波长选择器件，最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。使用零拍法测量其线宽小于频谱仪的低频极限5kHz。实验结果证明了可饱和吸收体和光纤环的功能。     

单模光纤斜面连接的回波损耗

本文报道一种高回波损耗单模光纤斜面连接端子。用高斯光束耦合理论分析了其回波损耗特性。实验中测得该端子插入损耗小于０．６ｄＢ，回波损耗大于５３ｄＢ。理论研究指出，单模光纤斜面连接是研制高回波损耗光无源器件的有效方法。     

单模光纤微探头式光镊技术

通过对平端面和基于半球形自透镜端面的单模光纤微型探头光镊技术的研究．表明单模光纤微型探头式光镊系统结构简单、捕陷范围大、操纵灵活,可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求．扩大了激光微操纵技术在生命科学中的应用范围。     

半导体激光器与光纤耦合系统的研究

采用的耦合系统考虑了耦合方式的简单可行性，耦合系统各个元件的位置和离轴透镜的离轴角度对耦合效率的影响。并且利用高斯传输定理、模式匹配原理和矩阵光学的理论加以分析和解释，得出对半导体激光器与光纤耦合系统结构的设计具有指导意义的结论，对提高半导体激光器与光纤耦合系统的耦合效率提供理论依据。     

Propagation Characteristics of Single Mode Optical Fibers with Arbitrary Index Profiles: A Simple Numerical Approach

We present here a rapidly converging numerical procedure for the direct evaluation of the propagation constant and its first and second derivatives in single mode optical fibers with arbitrary refractive index profiles. To illustrate the procedure we have also used it to evaluate the propagation constant and its derivatives in single mode optical fibers with power law profiles in the presence of a Gaussian axial index dip, and hence, studied the effect of a dip on the dispersion characteristics of the fibers.     

高斯和超高斯型随机相位调制的光腔模式

本文利用空间－频率域相干模式理论对内置高斯或超高斯类型的随机相位调制的腔内模式进行了数值分析。结果表明：在这种随机相位片调制下,通过控制参数,可以在一腔镜上得到部分相干的类超高斯分布的光束,且类超高斯阶次可由相位参数控制;本文还引入新的参量－平整度来描述光束的整体强度分布的特征。     

温度对单模光纤偏振模色散的影响研究

随着光纤通信系统传输容量的不断发展 ,光纤中的偏振模色散 PMD成为限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素。偏振模色散是由于光纤结构的不完善性或者受到外界应力的作用而产生的 ,因此偏振模色散受外界环境因素的影响较大。许多研究表明偏振模色散对温度具有较强的敏感性 ,是温度的函数。采用波长扫描法就温度对单模光纤偏振模色散的影响展开研究 ,研究结果表明 ,单模光纤偏振模色散将随着温度的升高而呈现减小的趋势     

波导HCN激光器输出的EH_(11)模在自由空间中的传播

本文讨论了波导HCN激光器输出的EH_(11)模在自由空间中的传播模式,并与理论进行了比较。在近场,光强的分布明显受到激光器结构上不对称性的影响,其某些特征与Degnan的计算相符;在远场,EH_(11)模的传播近似于高斯光束。因此,对远场激光传播特性的测量是光学系统光路设计的基础。     

粒子在单束激光势阱中的束缚力

本文在几何光学近似下,考虑到强聚焦高斯光束的结构,导出了TEM_(oo)高斯光束对透明球状粒子作用力的计算公式,数值计算给出了单束激光阱存在的条件,并讨论了光吸收的影响。     

PCVD单模光纤的均匀性研究

研究了用等离子体化学汽相沉积工艺(PCVD)制备单模光纤的均匀性问题。首先,给出了沿光纤轴向各段的衰减系数、模场直径、截止波长和几何尺寸的测量结果,然后,分别从化学汽相沉积原理和预制棒成丝流变学原理两个方面分析了熔炼和拉丝工艺对光纤均匀性的影响,进而提出了改善单模光纤均匀性的方法。本文的研究结果对制造优质单模光纤具有一定的指导作用。