1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室，上海先进通信与数据科学研究院，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
2 中国计量科学研究院，北京 100029
3 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
4 东莞理工学院电信工程与智能化学院，广东 东莞 523808
5 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
6 浙江省引力波精密测量重点实验室国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
利用45°倾斜光纤光栅（45°-TFG）作为光纤型起偏器，搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器，并以此为基础实现了重复频率和载波包络偏移频率的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时，基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出，在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%，且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及自参考拍频干涉光路，获得了信噪比为32 dB的信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路，将和信号溯源至一台GPS时频系统，最终测得和信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10-12和6.41×10-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳，表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。
锁模光纤激光器 光纤光栅 非线性偏振旋转 光纤激光频率梳 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106005
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering and Intelligentization, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China
2 Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay, C2N, 91120 Palaiseau, France
A multi-direction bending sensor based on spot pattern demodulation of a dual-hole fiber (DHF) is proposed. By using the interference and scattering in a DHF, the related multidirectional variations can be captured by the optical field. Furthermore, the multi-directional bending characteristics of the fiber are quantitatively described by the pattern of the output light spot, achieving multidirectional bending sensing. In addition, considering the subtle changes in the deformation patterns over time, a convolutional neural network (CNN) model based on deep learning is introduced for accurate recognition and prediction of the bending angle. The experimental results show that the sensor can perceive different bending angles in four directions. These outstanding results indicate that the multi-directional bending sensor based on dual-hole interference pattern decoding has potential applications in multi-directional quantitative sensing and artificial intelligence perception.
microstructured optical fiber fiber device bending sensor Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 122201
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220108
1 东莞理工学院 电子工程与智能化学院，广东 东莞 523808
2 深圳大学 物理与光电工程学院，广东 深圳 518060
3 广东工业大学 物理与光电工程学院，广东 广州 510006
高重复频率的飞秒激光在高速激光测距和三维成像等领域有着非常重要的作用。其中基于飞秒光纤激光器的高次谐波锁模是获得GHz量级以上高重复频率脉冲的重要手段之一。基于含腔内光栅对色散补偿的非线性偏振旋转（NPR）锁模的掺镱（Yb）光纤激光器，在180 mW泵浦光时获得了稳定的143 MHz基频锁模脉冲序列，当泵浦光功率升至1 W时获得了最高20次谐波（2.86 GHz）锁模脉冲序列输出。系统地对比研究了基频锁模与高次谐锁模状态下，脉冲重复频率精密锁定后的艾伦偏差和相位噪声，7次谐波锁模状态下重复频率锁定精度能够保持在10−13 Hz@1 s的稳定度，为高次谐波锁模飞秒激光脉冲序列用于精密测量提供了实验依据。
高次谐波锁模 飞秒掺镱光纤激光器 脉冲重复频率 时间抖动 相位噪声 high-order harmonic mode locking femtosecond Ytterbium-doped fiber laser pulse repetition frequency time jitter phase noise 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210779
1 汕头大学理学院, 广东 汕头515063
2 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞523808
全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点, 近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪, 并将其应用于矢量扭转测量。实验证明, 若以强度解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为 -0.225 dB/(°·m)和0.148 dB/(°·m); 若以波长解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/(°·m)和0.222 nm/(°·m)。不管采用哪种解调方法, 传感器在0~180o 范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好, 可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量, 如温度、曲率等。
全光纤干涉仪 光纤传感器 单模-多模-单模光纤结构 扭转传感器 灵敏度 all-fiber interferometer fiber-optic sensor single-multi-single mode fiber structure twist sensor sensitivity
1 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞523808
2 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州510006
3 华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州510631
4 南京大学物理学院, 江苏 南京210093
5 合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥230009
光束位移是指光束在反射或透射的过程中, 反射点或透射点会出现违反几何光学预言的小段偏移, 包括Goos-H nchen位移、Imbert-Fedorv位移、Goos-H nchen角位移和Imbert-Fedorv角位移。关于光束位移的研究随着科技的进步不断发展, 不仅丰富了人们对光的波动和量子本质的认识, 也进一步加深了对于新型材料的内在物理机制的了解, 从而促进人们向未知的物理世界展开探索。从光束位移的发现、理论解释等方面对其展开介绍并对其研究进展进行总结。
光束位移 Goos-H nchen位移 Imbert-Fedorv位移 Goos-H nchen角位移 Imbert-Fedorv角位移 光自旋霍尔效应 beam shift Goos-H nchen shifts Imbert-Fedorv shifts Goos-H nchen angular shifts Imbert-Fedorv angular shifts optical spin Hall effect
1 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808
2 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518060
3 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州 510006
大尺寸装备制造、空间中航天器编队飞行等领域面临大量程、高速、高精度的绝对距离测量需求, 传统的干涉相位法与飞行时间法已经无法满足测量需求。随着光频梳的出现, 能够利用光频梳在时域及频域中的高分辨特性, 将其应用于测距中。双光梳测距在解决了量程扩展问题后, 成为了集大尺度、快速测量、高精度于一体的光学测距手段。梳理了光梳测距的发展过程, 阐述了双光梳测距发展过程遇到量程扩展、噪声抑制、空气折射率补偿、光源小型化等问题及解决办法, 为双光梳测距系统的完善提供理论指导。
双光梳 绝对距离测量 飞行时间法测距 非模糊距离 噪声抑制 dual optical comb absolute distance measurement time-of-flight method ranging unambiguous distance noise suppression
东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808
多芯传输系统有望解决未来大容量数据传输的问题。然而在整个通信系统中多芯信号的中继目前面临着许多困难, 例如信道增益的不均衡、多芯泵浦光的分束耦合等。其中泵浦光和增益多芯光纤纤芯间的均匀耦合由于决定着多芯光纤增益的效率和对应纤芯增益的均衡和系统能效的利用率, 成为多芯系统放大的关键问题之一。基于此, 设计了一种基于光纤端面的超透镜耦合装置, 通过适当优化超透镜子结构的分布, 最终可以使得泵浦光可以多点聚焦到耦合多芯光纤的焦平面。相比于空间光耦合光纤系统, 减少泵浦光的浪费。理论设计和数值仿真结果表明光纤包层中的光可以在光纤端面分点聚焦, 从而使得泵浦光的分流和纤芯聚焦, 总的光强利用率达90%以上, 为后续有源光纤实现芯泵提供解决思路。
超透镜 多芯光纤 光纤器件 空分复用 超材料 metalens multi-core optical fiber optical fiber device space division multiplexing metamaterial
东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞230009
具有多层结构特征的微纳结构在新型显示、半导体、MEMS等领域具有广阔的应用前景。现有的干涉测量相位解析方法如白光干涉、光谱干涉利用多层反射光与参考光的干涉信息实现多层三维重构。然而, 当介质层数较多时, 相邻介质层的干涉信号严重影响测量精度, 且在大台阶、高曲率等复杂结构检测中具有许多局限性。基于结构光调制度解析的测量方法以其非接触、高精度、高适应性等特点在复杂微纳结构检测领域中占有重要地位。将结构光调制度测量原理应用于多层结构同步三维重构, 通过对不同的介质层成像, 进而解析出不同层结构的调制度分布, 最后实现多层结构及其厚度分布同步三维测量。
微纳结构 三维重构 结构光 调制度 多层结构 micro nano structure three-dimensional reconstruction structured light modulation multilayer structure
1 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808
2 汕头大学理学院, 广东 汕头 515063
3 东莞理工学院文学与传媒学院, 广东 东莞523808
石墨烯作为碳纳米材料家族的新成员, 具有许多独特的电学和光学性质, 并且其对光纤表面的修饰可以提升光纤传感器的性能。传统的石墨烯修饰光纤表面的方法(液相转移法及气相沉积法)成本较高、操作难度大, 而且会产生有毒气体。针对这一缺点, 提出了一种新的石墨烯修饰光纤表面的方法, 可以将分散液中的石墨烯有效提取并修饰于光纤表面, 形成稳固的石墨层。实验结果表明, 通过该方法修饰的倾斜光纤光栅, 其石墨烯层不仅稳固, 而且还在一定程度上提升了倾斜光纤光栅的折射率响应特性, 灵敏提升了28%。此外, 实验证明, 修饰石墨烯层的倾斜光纤光栅可结合芘硼酸制成葡萄糖传感器, 实现葡萄糖浓度的测量。
石墨烯 表面修饰 倾斜光纤光栅 光纤传感器 折射率测量 graphene surface modification tilted fiber Bragg grating fiber-optic sensor refractive index measurement
