Transitioning From Micro to Nano-photonics with Photonic Crystal Fibers

Maksim Skorobogatiy是麻省理工学院物理学博士、加拿大光子晶体研究主席,目前主要研究领域为实际应用的光学纤维的微观结构、纳米光学和电浆子。今年10月Maksim Skorobogatiy博士将应邀出席“2009第八届中国国际纳米科技（湘潭）研讨会”,并做大会特邀报告,报告摘要如下：     

塑料光学纤维近况

前言日本1985年敷设了纵贯南北的光学纤维通讯线路,实现了400万比特(bit)/秒的大容量通讯,而且,还计划在1989年敷设横跨太平洋和大西洋的海底光学电缆线路,光通讯的时代即将来临。与石英光学纤维相比,塑料光学纤维具有大口径、高开口数、处理方便、加工简便     

光学纤维电缆的关键材料—氟聚物

联合纤维与塑料公司生产的商品名为Halar 乙烯-三氟氯乙烯共聚物用于新的光学纤维电缆,具有优异的润滑性、屏蔽性和加工性能。此光学纤维电缆因衰减而引起的信号损失较低。这种光学纤维电缆是由西门子公司和康宁玻璃公司的联合公司—西克/光学电缆公司生产的。这是新设计的同类产品中的最大和最牢的自支撑架空电缆。其结构(见图)是:中心为钢丝,外面包以聚氨酯泡沫,聚氨酯泡沫外面为缓冲管,缓冲管内装光学纤维。     

光学功能纤维的现状及其发展趋势

随着先进复合材料技术的发展,纤维功能化的发展成为现代纤维发展的重要方向.介绍了功能纤维的特殊功能及其分类,着重介绍了光吸收型、光屏蔽型、光致变色型、光传输型等几种典型的光学功能纤维的研究现状及其应用情况,分析了该材料的国内外研究现状,并阐述了光学功能纤维材料复合化、功能复合化及功能与性能统一的发展趋势.     

光纤光栅特性及其在光通信中的应用

光纤光栅是一种极其重要的光纤无源器件,介绍光纤光栅的光学特性,并对应用于光通信系统中的高性能光纤光栅器件,如OADM、滤波器、色散补偿器、激光器等的原理及应用进行阐述。     

非线性Ge-As-Se硫系光纤

平均配位数为2.45~2.50的Ge-As-Se硫系玻璃具有优异的红外透光性能、较高的三阶光学非线性和极低的光致折射率变化效应,是较理想的红外光学非线性材料。采用动态蒸馏技术制备了高纯GeAs-Se玻璃,采用棒管法拉制了芯包结构的光纤。光纤在2~8μm传输性能良好,背景损耗约1dB/m,杂质对应的峰值损耗约6dB/m。     

蓝宝石光纤与光纤高温传感器

蓝宝石光纤作为一种高品质的单晶光纤,具有极好的高温稳定性和光学、机械特性,因此在光纤高温传感和中红外激光传能方面具有相当重要的应用价值。 浙江大学物理系光纤电子材料研究室单晶光纤及应用研究课题组。于1987年在国内首次拉制成功蓝宝石单晶光纤和YAG单晶光纤,并经过多年努力,在蓝宝石光纤高温传感头及光纤测温仪的实用化研究中,取得了较好的研究结果。目前已建立起稳定的晶体光纤激光加热基座法(LHPG)生长设备;能小批量生长优质的蓝宝石单晶光纤材料,光纤光传输损耗优于     

在蓝宝石光纤端面上生长ZnO薄膜的方法及光学性能分析

介绍了利用电子束蒸发技术在蓝宝石光纤端面上生长具有良好的表面形貌和晶体结构的ZnO晶体薄膜的方法,并构建了一套具有较低插入损耗的光纤检测系统用于光学性能分析.透射光谱测试结果显示,蒸镀在蓝宝石光纤端面上的ZnO薄膜具有陡峭的光学吸收边,且经历400 ℃高温退火后,除可见光波段(400～450 am)透射率有一定的减小外,其在紫外波段(300～380 nm)的光学吸收边仍基本重合,表明在光纤端面上的ZnO晶体薄膜具有较好的温度稳定性,这为今后进一步利用ZnO薄膜光学吸收边随温度变化而移动的特性,研制以ZnO镀膜为敏感材料的新型光纤温度传感器打下良好的基础.     

自动真空熔压设备的研制

研制了一种用于生产光学纤维面板的真空熔压设备，介绍了该三工位熔压设备的结构、工艺流程及性能指标。该设备由一台移动式压机、三台真空加热炉、液压压下控制系统、水冷系统以及相应的电气控制和数据存储输出等几部分组成。设备控制精度和重复精度高，实现了光学纤维面板的全自动熔压过程。     

激光加热基座法单晶光纤生长技术

单晶光纤是指具有光学纤维形态的单晶体，其同时保持了玻璃光纤的形态优势以及体块单晶优异的物理和化学性能，为高功率激光应用中替代传统玻璃光纤提供了一种思路。随着单晶光纤在材料种类及应用方向的不断拓展，单晶光纤在辐射探测、高温传感等领域也具有潜在的应用前景。本文在介绍单晶光纤应用背景的基础上，对国内外激光加热基座法单晶光纤生长技术进行了总结，详细讨论了单晶光纤生长过程中存在的问题及其改进方案，最后对单晶光纤未来的发展方向进行了展望。     

国外光纤光纤带和带状光缆技术的最新发展

综合介绍了近年国外关于低衰耗的色散补偿光纤,非零色散位移光纤,用于恶劣环境的碳涂覆和氮化硅涂覆光纤的研究;光纤带制造技术包括光纤带的结构、涂层、性能、生产工艺,大芯数光纤带状光缆包括层绞式松管、中心松管式、骨架式、干缆芯带状光缆的设计制造技术的最新进展。     

光谱域光纤白光干涉测量技术

光谱域光纤白光干涉测量技术(WLI)具有精度高、动态范围大、工程实用性强等优点,在光纤传感和精密测量领域有广泛的应用价值。本文回顾了光谱域光纤白光干涉测量技术的发展历程,重点介绍了本研究组在这一领域所开拓的基于相位测量技术的光谱域光纤WLI,包括傅里叶变换WLI及其相对测量术、波长扫描WLI、相移WLI、波数扫描WLI、互相关WLI、步进相移WLI,并展示了该技术在光纤温度、压力、应变等传感器中的应用。     

基于有源光纤环路的光缓存单元

设计了一个低噪声的EDFA,结合0.8nm的窄带光滤波器,采用长为10439m的标准单模光纤,构成了一个有源光纤环路.对其输出特性进行了详细的测试,测试结果表明该系统具有良好的信号复制能力.基于此设计了一个光缓存单元,描述了其存储原理,定义了其单位缓存时间和最大缓存时间,实验表明该光缓存单元实现了光脉冲信号的缓存,单位缓存时间约为50 μs,复制光脉冲个数在500个以上,相应的最大缓存时间约为25 ms.     

光纤通信系统中器件的总剂量效应研究进展

光纤通信系统的诸多优点,使其可能在空间得到广泛应用。着重介绍了光纤通信系统的基本组成、特点及总剂量效应研究方面的进展。     

通体发光光纤及其应用

通体发光光纤不仅具有导光性 ,而且具有通体发光特性。本文介绍了通体发光光纤的种类、制备方法及优越性能 ,并简单概述了通体发光光纤在照明、装饰装璜、广告及其它领域中的应用。     

高精度光纤延迟线的研究

针对光纤延迟线的高精度的要求,基于光开关和光纤,设计了光纤延迟线的拓扑结构,分析了光纤连接误差和光开关误差对延迟线精度的影响,本文提出了一种减小光开关状态误差的方法.在Matlab的环境下,计算出所有可能的拓扑结构以及相对应的误差值.通过设定条件选出最小的误差值所对应的拓扑结构,并用于高精度光纤延迟线的设计.仿真证明,采用优化的拓扑结构,当开关误差小于1 ps时,延迟误差优于2 ps.用磁光开关和单模光纤构建了5 bit光纤延迟线,经过测量,实验结果表明当步进为100 ps时,误差优于2.98 ps.     

基于光固化的液芯光纤及其性能

研究了液芯光纤及其芯液的性能,以及液芯光纤包层裂纹损伤的修复效果和修复原理。结果表明：该液芯光纤具有数值孔径大,传光性好等特点;芯液的光固化速度快,能够修复光纤包层裂纹,延长了光纤的使用寿命。该液芯光纤不仅可用于传感,而且由于芯液的特殊性使其能够用于光纤智能复合材料的自诊断和自修复。     

分布式光纤光子传感器与测量网络的进展

本文介绍了分布式光纤光子传感器与测量网络 (DOFPSMN)的发展历史 ,系统的工作原理、系统的结构 ,硬件和软件的组成 ,国内外分布式光纤光子传感器与测量网络的研究现状和技术水平 ,应用前景和发展方向     

Distributed light delivery and detection via single optical fiber and tilted grating

A passive fiber-optic-based device is designed and analyzed, capable of delivering and detecting light separately or simultaneously at discrete points of interest along the optical axis of a fiber. This goal is achieved by implementation of multiple finite-length tilted gratings inside the core of a single-mode fiber. Each grating is tuned to function as a leaky electromagnetic resonator that resonates at particular wavelength and partially radiates the optical power to the medium surrounding the fiber. First, the basic element of such radiators is theoretically analyzed and a sequence of justifiable approximations are presented to measure the characteristic parameters of the system. Next, a set of equations are developed to provide a logical procedure for the design. This device has several potential applications in the field of fiber optic sensors. Few practical examples of such applications, particularly for optical stimulation of cells and fluorescence signal recording in sensitive tissues including the brain, are studied.     

界面对MMA－St透光复合材料光学性能的影响

采用不同偶联剂处理玻璃纤维以制备纤维增强甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯共聚物透光复合材料。在仔细匹配增强材料与基体之间折光指数的前提下，研究几种不同偶联剂对复合材料的界面以及透光率的影响。对单向纤维、玻纤毡和方格布等不同排列形式纤维增强的复合材料透光性能亦作出比较，实验结果表明，复合材料界面状态。粘结以及与界面相关的纤维排列方式对透光复合材料的透光率均产生影响。