1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528437
3 深圳市杰普特光电股份有限公司，广东 深圳 518110
针对传统高功率光纤激光器焊接不稳定、飞溅量大、难以实现精密焊接的问题，设计了一种光斑可调的信号合束器，首次以50 μm/70 μm/600 μm/620 μm/660 μm大芯径环形双芯光纤作为输出光纤，基于光束非相干合成技术，通过RSoft软件对合束器进行了模拟仿真，分析了其模场变化情况，设计的合束器满足绝热拉锥以及亮度守恒两个原则，调控拉锥比（）使其可以实现中心和外环独立工作。采用套管法将7根25 μm/250 μm光纤耦合到一起形成熔锥光纤束，再将其与输出光纤进行熔接，制成了高功率大芯径环形光斑可调信号合束器。此光纤合束器的传输效率≥98%，中心光束质量因子（M2）仅为1.76，此时中心端口输出功率为3.036 kW。而后对合束器进行了耐环境测试，合束器在低温与高温下表现出的传输特性良好。将该光斑可调的环形光斑信号合束器应用到激光器中，通过调节中心和外环激光功率，可以在任何温度环境下实现超高速焊接，为激光复合焊接提供了一种新途径。
激光器 光纤合束器 熔锥光纤束（TFB） 传输效率 光束质量 环境可靠性
湖北师范大学 物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
工程中对具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求。为了实现多参量的同时测量，将长周期光纤光栅(LPFG)与锥形光纤级联构成传感器，研究了传感器对环境温度与轴向应变的传感特性，利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵，消除了交叉敏感，完成了温度与轴向应变的同时测量。实验结果表明：传感器透射谱谐振峰波谷的中心波长随温度变化、轴向应变变化均有很好的线性关系，最大温度灵敏度达到40.12 pm/℃，最大应变灵敏度为-1.502 pm/με。
光纤传感器 长周期光纤光栅 锥形光纤 级联 温度 应变 optical fiber sensor long-period fiber grating taper fiber fiber cascades temperature strain
中国科学院 西安光学精密机械研究所，西安 710119
为满足爆炸冲击作用下物质界面的速度测量需求，设计了一种复合式多点测量的速度干涉仪。采用物方和像方双远心光路，将光纤阵列出射的照明激光定点投射到待测物面上，实现了针状滴注式照明，充分利用了照明激光能量，且保证了待测物面在运动过程中具有恒定的照度。成像系统像面采用末端为大芯径的锥形光纤接收信号光，既保证了物面运动过程中信号光与光纤的有效耦合，又保证了信号的单模输出，以便进入单模光纤马赫-曾德干涉仪进行差频干涉。采用具有微小楔角、沿直径方向镀矩形带状45°反射膜的反射镜，将照明光路与成像光路同轴，并校正了成像系统的大量像散。该干涉测量系统在物面运动10 mm的行程中，物面滴注式照明照度保持恒定，像面光斑大小没有超出大芯径的光纤芯径。此光学系统能够满足爆炸冲击界面的大行程速度测量需求。
爆轰波 速度干涉仪 远心光路 锥形光纤 detonation wave velocity interferometer telecentric optical system taper fiber
为了便于精确控制熔锥光纤的形状，基于理论与实验研究，首先建立了熔融拉锥过程中熔锥光纤的成形模型，分析了熔锥形成的基本原理，并分别对加热区域不变及线性变化两种情况下熔锥形状进行理论分析，确定了加热区域长度、拉锥距离与熔锥过渡区形状、锥腰长度及半径的关系，最后给出了一系列熔锥光纤的理论形状和实验得到的实际形状。实验结果表明，熔锥的实际测量值与理论值十分接近，相对误差<3.89％。
熔锥光纤 熔融拉锥 熔锥形状 fused taper fiber fused biconical taper fused taper shape
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
提出了测试光纤导光锥耦合效率的试验方法, 通过试验验证了光纤导光锥实现激光传导的可行性, 同时在光纤入射角度为1°~5°、运动状态为静止及甩动的条件下, 对光纤导光锥的耦合效率进行了实验研究。研究结果表明, 光纤导光锥在入射角为1°~5°、光斑直径约为2mm时的激光耦合传输效率大于60%, 入射光损伤耐受力低于100mJ。利用光纤导光锥实现高能激光的耦合导光, 对于开展光电对抗内场仿真试验具有重要意义。
高能激光 光纤耦合 导光锥 光电对抗仿真 high-power laser fiber coupling taper fiber EO countermeasure simulation
1 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
2 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
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。
光纤光栅 锥形光纤 熔融拉锥 光谱响应
为检测变压器内局部放电产生的声发射信号，介绍了一种基于特殊光纤熔融拉锥耦合器型声发射传感器。它是利用声波引起的扰动改变耦合器两臂光功率输出的特点来检测声发射信号。实验结果表明：此种传感器在10 kHz～250 kHz范围内对声发射信号有良好响应，在155 kHz灵敏度为5．6×10－6V／Pa，噪声为1．8 Pa声压，有望在复合材料与结构、电力无损检测方面得到应用。
光纤传感器 声发射 超声 熔融拉锥过度耦合器 fiber sensor acoustic emission ultrasound over fused-taper fiber coupler
1 河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007
2 玉林师范学院,物理与信息科学系,广西,玉林,537000
基于锥形光纤制造过程的复杂性及其传像束的传输性能,利用微机与步进电机相结合,同时控制常用的双坩埚光纤拉丝机出丝管口的直径大小和鼓轮转速快慢,实现了数控拉制1 m长锥形光纤的新方法,并且集束制作出了两种两端不同半径比的锥形光纤传像束.与常用的增大鼓轮体积的方法相比,该装置具有体积小,便于操作,两端半径比可自由控制,断丝率低等特点.分析了这两种锥形光纤传像束的模式损耗.
锥形光纤 光纤拉制 步进电机 双坩埚拉丝机 多组分玻璃光纤 Taper fiber Drawing fiber with drawbench Step motor Double crucibles drawbench Multi-component glass fiber
提出了一种新颖的光无线通信收发光学系统方案.该系统采用了多光束传输链路,提高了通信的容量、能量和可靠性.确定了系统的总体方案,并对其中光源、滤波器、作为合波装置的锥形光纤三个关键器件进行了设计,分析结果表明该方案是可行的.
光无线通信 光学系统 多光束传输 锥形光纤 free space optical communication optical system multi-beam transmission taper fiber
山东大学信息科学与工程学院,山东,济南,250100
在弱导和弱耦合近似下,对熔锥型非对称耦合器进行了理论计算与分析,理论分析表明:这种非对称耦合器具有波长响应平坦的特性,而且非对称程度的大小直接影响耦合器输出功率的分配(即分束比);通过在拉锥过程中控制组合波导的不同直径比,可以得到不同分束比的宽带耦合器.对分束比为50%的耦合器进行了性能测试,实验结果与理论分析相吻合.
纤维与波导光学 分束比 宽带 耦合器 fiber and waveguide optics splitting ratio wavelength-flattened fused-taper fiber coupler
