渐逝波耦合半导体量子点光纤放大器

基于半导体量子点的特性,结合光纤渐逝波耦合器,提出了一种新型的光纤放大器件,它将以溶液形式的硫化铅(PbS)半导体量子点材料沉积于耦合器熔锥区,信号光和抽运光通过渐逝波共同与半导体量子点材料相互作用,实现光的放大作用。PbS量子点材料是采用工艺容易控制的反胶束法制备的,通过透射电镜(TEM)测量得到其粒子尺寸小于10 nm。利用工作波长为980 nm,功率为30 mW的半导体激光器抽运光源对该光纤放大器抽运,在1310 nm波段得到了大于4 dB的增益,这是半导体量子点尺寸效应引起的光谱蓝移现象的体现。因此,这种有源区短、器件结构紧凑的光纤放大器在高速、宽带光纤接入等领域具有重要的实际意义和应用价值。     

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.     

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。     

熔融拉锥型单模光纤光功率比耦合器的研制

本文由耦合波方程出发推导了熔融拉锥单模光纤耦合器的功率耦合比与拉伸长度的关系,并数值计算了光纤耦合器的光功率分配。实验上利用实验室现有的设备制作出2×2型、单窗口1×2型1550nm宽带耦合器,并完成了对制备出的光纤耦合器的光功率检测。通过理论与实验的比较得出熔融拉锥机制备的单模光纤光功率比耦合器的耦合曲线与理论上的耦合曲线基本一致,制备出的耦合器符合耦合器检验标准。     

基于熔融拉锥过耦合器的光纤光栅解调系统

提出了一种基于光纤熔融拉锥过耦合器进行解调的方法,实验制作了一个特殊的熔融拉锥过耦合器,对其输出的两路光功率进行了测试,并论证了用该耦合器进行解调的原理.利用该过耦合器组成的检测系统对光纤光栅传感器进行解调,得到了较好的响应.该解调方法成本低,结构简单,解调范围大,线性范围可达10 nm以上.     

二氧化碳激光熔融拉锥系统

为了更精确地控制光纤熔融拉锥过程,利用二氧化碳激光器和自主设计改造的时间控制模块、光纤牵引模块搭建了二氧化碳激光熔融拉锥系统。在该系统中,设计时间控制模块对二氧化碳激光器的出光时间进行严格控制,找到单脉冲和多脉冲模式下的最佳功率参数和最佳时间参数,找到最佳热熔效果参数。搭建的二氧化碳激光熔融拉锥系统操作简单,可以提高熔锥型器件的精度。     

光纤器件流变制造加热方法研究

在光纤器件流变制造加热方法研究中,采用电加热方式取代传统火焰加热方式.设计一种新型熔融拉锥电加热器,并在此基础上研制了一种新型电加热式熔融拉锥机,温度控制精度和稳定性达±2℃,比气体燃烧的方式提高一个数量级.最后,在此新型电加热式熔融拉锥机上制作的光耦合器,并对其性能离散性进行分析对比.结果表明,与火焰加热式熔融拉锥机相比,电加热式熔融拉锥机成倍地提高了器件性能的一致性.     

光纤熔融拉锥技术

利用微火炬加热两根紧挨的光纤并进行拉锥,可以制造各种光纤通信用的光分路器,这就是光纤熔融拉锥技术。文中介绍了这种分路器的机理,制造设备,关键工艺及应用前景。     

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。     

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。     

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。     

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。     

微纳光纤改善光束质量的研究

采用时域有限差分法(FDTD),在微米量级下,模拟了微纳光纤对于光束质量的改善情况。实验中所使用的微纳光纤是采用火焰熔融拉锥法,将单模光纤熔融拉锥制成的,并采用CCD测量光束质量因子M2,对比测量了光束通过普通单模光纤和熔锥微纳光纤的光束质量。实验结果显示,与普通单模光纤相比,熔锥微纳光纤可以改善光束质量。实验与FDTD模拟计算得到的结果相一致。     

1310nm、1550nm全光纤型双窗口宽带耦合器

介绍一种利用熔融拉锥技术制作1310nm、1550nm 全光纤型双窗口宽带耦合器的新方法。文中还给出了利用这种方法制成的器件的基本性能参数。器件能较好地满足实际工程的要求。     

熔融拉制微纳光纤耦合器的仿真模拟

为了对微纳光纤耦合器进行研究,采用光束传播法,在不同熔融区长度和不同波长输入光情况下对微纳光纤耦合器的熔融拉制过程进行数值模拟,取得了输出光功率随拉伸长度变化的曲线和光场分布,并分析了耦合器的3个阶段的模场变化和光场特点。结果表明,当拉伸到微纳光纤耦合器失去有效耦合阶段时,两光纤的输出光功率趋于相等且不再随拉伸长度的变化而变化;熔融拉锥耦合器在各个阶段的光场分布特点不同;熔锥型的微纳光纤耦合器失去有效耦合与熔融区的光纤直径直接关联,且此光纤直径与输入光的波长有关,波长越小,熔融区需经拉伸达到的光纤直径越小。这一结果对研究微纳光纤耦合器失去有效耦合的成立条件是有帮助的。     

熔锥型宽带保偏光纤耦合器的研究

熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制造工艺及其工艺参数的设置,对器件的性能有直接的影响.根据熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的原理和光纤电磁理论,结合试验事实,对熔融拉锥的工艺进行了总结:实现了常规熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制作,并对产品进行了测试,完成了预期研究目标.     

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。     

光纤型光可变衰减器的探索

通过熔融拉锥工艺制备熔锥光纤,将两熔锥光纤以一定的方式装配在二维精密微调架 上,制备光纤型光可变衰减器。利用光信号在光纤锥形区特有的传输和耦合特性,实现了光纤间的耦合,耦合效率决定了光能量的衰减程度,从而决定了光纤型光可变衰减器的性能。用耦合模理论分析了锥形光纤间的传输和耦合性质,并从实验上给出了两锥形光纤间的耦合与两锥形光纤间的距离的关系,为制备光纤型光可变衰减器提供了理论和实验依据。     

应用于空间光通信的锥形光纤阵列

空间光到光纤的耦合是自由空间光通信的关键技 术,针对光纤纤芯直径很小,给耦合 带来很大困难这一问题,文章先分析了空间光到单光纤的耦合模型,然后提出了采用锥形光 纤阵列提高耦合效率的接收方法,之后,在实验室试制了锥形光纤阵列样品,并在微振动环 境下采用两种方法测量接收光功率,第一种方法是采用一个大靶面雪崩光电二极管(APD) 同时接收九根光纤光功率,第二种方法是采用熔融拉锥型光分路器将9根光纤中的光合并进 入一根光纤,然后用光功率计进行测量,测量结果表明,采用第一种方法比第二种方法得到 的光功率稍高,这是因为熔融拉锥后的光纤会有能量泄露。从总体上看,两种接收方法均说 明锥形光纤阵列样品达到了预期的接收效果。     

亚微米光纤制备及非线性增强效应

设计了一种新型条形电加热炉,以普通单模石英光纤为材料,采用熔融拉锥法制备了直径为亚微米量级的拉锥石英光纤.研究了该光纤的受激拉曼散射效应,展望了其在光通信领域的潜在应用.