光纤和自聚焦透镜的端面检查

本文描述了自聚焦透镜的一种检查方法，用来测定光纤和自聚焦透镜的端面质量，同时可测定光纤的数值孔径（NA）。该方法简单易于操作，适用于设备较小的条件下使用。     

某新型仪器舱的拓扑优化设计

对某新型仪器舱的拓扑优化设计进行研究。使用HyperMesh建立仪器舱的拓扑优化模型,利用OptiStruct对设计空间进行拓扑优化求解,以减重70%为目标,得到基于加权刚度最大化的设计方案,并采用3D打印制造了仪器舱的聚乳酸树脂样件。对比试验表明,基于加权刚度最优的设计方案,在质量最轻的前提下,实测+X支架刚度和-X支架刚度达到最优,实现了初始设计目标。     

基于超光栅的3D打印全介质太赫兹超透镜

超透镜是基于超表面和超光栅的器件,可实现对入射光振幅、相位、偏振等的灵活调控,具有轻薄、易集成的特点。但超透镜的制作周期时间长、成本高,寻找一种易加工、低成本、高效的方法制造超透镜是非常有必要的。本文设计了一种高效波前控制电磁波的太赫兹(Terahertz, THz)全介质超光栅,当电磁波垂直入射时,超光栅将电磁波束弯曲至T_-1衍射级。通过仿真模拟可知,当P偏振光入射时,可将83.44%的透射能量集中在T_-1衍射级,S偏振光入射时可达到82.73%。基于设计的超光栅,当0.14 THz电磁波入射时,设计了数值孔径为0.39的超透镜,利用3D打印技术加工工艺制备,并搭建扫描测量系统验证该设计。测量结果表明,超透镜焦距为114.5 mm,与仿真设计相一致,同时测得了光斑的大小,最后搭建的THz透射成像系统表征了超透镜的成像能力。这项工作在光学传感、通信和超分辨率成像中具有潜在的应用价值。     

基于波前编码的消色差稀疏孔径超构透镜

光学稀疏孔径技术以其所具有的降低透镜加工面积、增大数值孔径和提升分辨率的能力被应用到超构透镜的设计和优化中。然而,目前稀疏孔径超构透镜的研究仅限于单波长,通常难以应用到宽波段成像领域。笔者基于波前编码和稀疏孔径技术设计了一种消色差稀疏孔径超构透镜。该消色差稀疏孔径超构透镜在加工面积降低至全孔径超构透镜25%的情况下,在可见光波段（400～700 nm）可实现与理想透镜一致的分辨率。该消色差稀疏孔径超构透镜既实现了对可见光波段的消色差,又解决了大孔径超构透镜的加工难题,具有加工成本低、消色差范围大、成像清晰等特点,在图像采集领域具有重要的应用价值。     

太赫兹大视场宽带消色差超构透镜北大核心CSCD

基于超构透镜的太赫兹成像系统因紧凑的体积受到广泛关注。现有太赫兹超构透镜仅能实现消色差或大视场成像,需要大视场宽带消色差超构透镜来进一步提升太赫兹系统的成像质量。文中介绍了一种工作在0.3～0.5THz,数值孔径0.707,直径10mm,视场100°的太赫兹大视场消色差硅基超构透镜。该超构透镜采用了二次非球面型相位剖面,减小了轴外像差,实现了大视场;选取了相位和色散满足要求的单元进行布阵,消除了色差。因此,它有望被广泛应用在生物检测、太赫兹成像等领域。     

基于微透镜阵外腔的光纤激光谱组束耦合效率分析

为了克服光纤激光外腔谱组束系统中增益带宽和透镜像差对组束阵元数量的限制,在系统中加入了微透镜阵。根据光束变换理论,建立了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的外腔耦合效率分析模型。通过数值模拟,对各种相关参数对耦合效率的影响进行了仿真分析。结果表明:微透镜阵的加入极大提高了阵元的耦合效率和系统的组束潜力;为了获得尽可能高的耦合效率,需要对离焦量进行合理配置并设计具有较长焦距的微透镜;横向对准误差是影响耦合效率的主要因素,对于宽度为10 mm的组束光纤阵列,为保证60%以上的耦合效率,在θy≤2 mrad的同时需将横向位置偏移量δy限制在10μm以内。     

微透镜阵在光纤激光外腔谱组束中的应用研究

提出了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束方案,设计了能够对光纤阵列出射光束进行预准直的球面折射微透镜阵列.分析了组束系统的组束潜力,结果表明,所设计的组束系统能够实现12个Er3+/Yb3+共掺光纤激光器阵元的外腔谱组束.利用瑞利-索莫菲衍射积分理论,分析了微透镜对光纤出射光束的准直效果,结果表明,微透镜的实际焦距与设计...     

平端光纤与锥端微透镜光纤的耦合研究

建立了平端光纤与锥端微透镜光纤对耦合的理论模型,得到耦合系数的计算公式.用研磨技术制作了几种不同锥角的光纤,并对它们进行耦合试验,得到最大耦合效率.实验表明实验结果与理论计算结果是一致的.     

光纤连接器端面检测技术的研究

采用一种显微干涉的光学检测系统,对光纤连接器的端面特性进行观测。在数据处理中,同时运用一阶导数的极值阈值方法和二阶导数过零来检测边缘点,然后采用最小二乘法进行数据拟合,来进行二维截面图的描述。从而检测端面的各种特性。     

尖锥端光纤和半导体激光器的耦合

介绍了一种低反射高效率的尖锥端光纤和半导体激光器的耦合技术。应用模式耦合理论分析表明，这种尖锥端光纤的耦合效率可接近９０％，锥端反射损耗大于６０ｄＢ。因此，这种耦合技术既可以提高ＬＤ和光纤的耦合效率，又可以大大降低耦合反射对ＤＦＢ等激光器的影响。简单介绍了这种尖锥端光纤的制造技术，通过精密的磨抛加工，即可获得理想的尖锥端。用自行加工制备的尖锥端光纤与ＤＦＢ半导体激光器耦合，实际测量的耦合效率最大达７３．９％，反射损耗优于５０ｄＢ。     

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。     

A novel scheme of lensed fiber employing a quadrangular-pyramid-shaped fiber endface for coupling between high-power laser diodes and single-mode fibers

This paper proposes a new scheme for the lensed fiber employing a quadrangular-pyramid-shaped fiber endface (QPSFE) for coupling between the high-power 980-nm laser diodes and the single-mode fibers (SMFs). The QPSFE was fabricated by grinding and polishing techniques and then heating in a fusing splicer to form an elliptical microlens endface. A coupling efficiency of 83% has been demonstrated. Based on the far-field profile measurements, the higher coupling efficiency of the QPSFE lensed fiber was attributed to the better matching of both the elliptical Gaussian field distribution and the aspect ratio between the laser source and the fiber lens, The advantage of the QPSFE structure was to be able to control two axial curvatures, and, therefore, this novel QPSFE can form any different aspect ratios of elliptical microlenses to match the far field of the high-power diode lasers as well as the commercial diode lasers used in lightwave communications.     

A new scheme of conical-wedge-shaped fiber endface for coupling between high-power laser diodes and single-mode fibers

A new scheme for the lensed fiber employing a conical-wedge-shaped fiber endface (CWSFE) for coupling between the high-powered 980-nm laser diodes and single-mode fibers (SMFs) is proposed. The CWSFE was fabricated by following grinding and polishing techniques and then through heating in a fusing splicer to form an elliptical microlens endface. A coupling efficiency of 84% has been demonstrated. The higher coupling efficiency of the CWSFE lensed fiber was attributed to the better matching of both the elliptical Gaussian field distribution and the aspect ratio between the laser source and the fiber. In comparison to other fabrication techniques of lensed fiber used in high-power diode lasers, the advantages of this novel CWSFE structure are the ability to control over two axial curvatures and a small fiber offset through grinding and polishing processes to form a good elliptical endface. The results of this study have led to the development of a simple and reproducible fabrication process for achieving a high-yield and high-coupling CWSFE structure that is suitable for use in commercial high-power pump laser modules.     

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.     

光纤宏弯传感器研究进展

从光纤宏弯曲损耗和微弯曲损耗的基本原理出发,介绍了光纤宏弯传感系统的构成和原理,对光纤宏弯传感器的研究现状进行了详细论述,分析了研究中存在的问题,提出了一种基于光纤宏弯传感的智能结构.     

基于粒子群优化算法的级联喇曼光纤放大器

为了在较高的净增益条件下实现最小化喇曼增益平坦度,采用粒子群优化算法对As-S光纤与碲基光纤级联的光纤放大器各抽运光参量优化配置的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,应用上述方法对得到的3组优化结果进行对比,在带宽为40nm的级联喇曼光纤放大器上,达到了平均增益为53.25dB、增益平坦度为0.30dB的较高性能。与传统光纤放大器和现有的级联光纤放大器相比,使用粒子群优化算法对各抽运光的功率和波长优化后,会使级联光纤放大器性能明显提高,这在未来的光纤通信中具有一定实用价值。     

纤内马赫-曾德尔结构优化光纤环镜滤波器研究

在单模光纤(SMF)上拉出级联对称缓锥,形成马赫 -曾德尔干涉仪(MZI)结构,将其置入光纤环镜中, 理论和实验研究了它对滤波器特性的改善。环镜滤波器的透射谱由MZI和Sagnac干涉 结合的非相干叠加而成,调谐MZI能实现可调谐滤波。实验表明,滤波器在自由 谱60nm(1425～1485nm)范围内可提高梳状滤波 器的滤波器特性,实现了可调谐滤波。本文结构输出波形稳定, 调制深度大于20dB,优化了光纤环镜滤波特性。     

Experimental study on optical fiber bundle hydrogen sensor based on palladium-silver optical thin film

In this paper, a 20 nm palladium-silver (Pd/Ag) ultrathin optical film is used for hydrogen gas sensing. The mole ratio of the two metals is controlled at Pd:Ag=3:1. In the direct current (DC) sputtering machine, the optical thin film is evaporated on the optical glass. Compared with pure palladium, the Pd/Ag alloy can increase the life and the stability of the sensing film. Optimum sputtering parameters for Pd/Ag alloy are presented in this paper, and the effects of different experimental conditions for hydrogen sensor are investigated, including the temperature effect, humidity effect and cross sensitivity of hydrogen sensor for different gases. The experiment results indicate that the hydrogen sensor based on Pd/Ag optical thin film exhibits good sensing characteristics. The existing of CO and water in hydrogen increases the response time and decreases the response amplitude of optical fiber bundle hydrogen sensor. The experiment results show that the increasing temperature can eliminate the effect and shorten hydrogen sensor response time effectively.