基于光子晶体光纤 (PCF) 的液压传感技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、适应恶劣环境等优点, 具有重要的研究意义和广泛的应用前景, 因此受到研究人员的特别关注。在简要介绍 PCF 液压传感基本原理的基础上, 重点回顾了几种典型的 PCF 液压传感技术, 即双折射 PCF 液压传感技术、PCF 光栅液压传感技术、法布里-珀罗 (Fabry-Pérot) 腔 PCF 液压传感技术、双芯 PCF 液压传感技术, 分别介绍了这四种液压传感技术的原理与技术方案, 并对各自的性能进行了分析、比较和总结。最后简要归纳了 PCF 液压传感技术的研究现状及未来发展趋势。

提出并制作了一种基于法布里珀罗腔的非膜片式全光纤结构音频传感器。通过对该音频传感器的音频信号响应特性进行测试,实验结果表明该传感器在噪声限制下,最小可检测声压可达38.9 μPa/Hz1/2, 且由于采用是全光纤结构因而具有良好的温度稳定性,相比于膜片式光纤音频传感器,其结构简单,容易制作,并且具有良好的线性声压响应等优点,表明该传感器在音频检测领域具有潜在的应用价值。

表面等离子体波导能够突破光的衍射极限,提供亚波长的模式局域性。由于其独特的性质,表面等离子体波导引起了广泛的关注。 但是,之前报道的各种表面等离子体波导基本没有涉及到波导结构的可调谐性。这里,我们提出了一种类楔形表面等离子体波导,用有限元方法(FEM)研究了 该表面等离子体波导的模式特性。该类楔形表面等离子体波导可以实现超深的亚波长的模式局域性,通过改变波导的结构参数,我们可以对波导的模式局域性和传输损耗进行调控。

制备了一种LOOP型微纳光纤共振环,分析了影响共振环形状及其特性的相关因素,并 将其应用于折射率传感实验。 结果表明该微纳光纤共振环的自由光谱范围与环的大小成反比,随着外界折射率的增大,该微纳光纤共振环的光谱呈 现出整体向长波长方向漂移的趋势,即产生了红移现象,且波长红移与折射率之间呈现一种线性关系,实验测得该微 纳光纤共振环的折射率敏感度为1427.86 nm/RIU。所设计微纳光纤共振环折射率传感结构制作方法简单、可集成,具有较高敏感性。

单模保偏光纤因其优良的保偏特性而被广泛应用。在冷原子精密测量领域,光路搭建过 程中用光纤引导激光到不同的实验平台以实现激光功率的合理分配,光纤入射端光偏振匹配不好会 导致输出光功率发生严重抖动。以397 nm激光为例介绍了如何使空间传输的线偏振激光的偏振方向与 保偏光纤的双折射轴匹配。在光纤输出端放置一个偏振器,通过旋转偏振器可将光纤输出光的功率抖动控制在5%左右。

设计了一种新型高负色散光子晶体光纤,其纤芯由三根空气柱形成,三种 孔径大小不同的空气柱以六角点阵方式排列。基于全矢量有限元法,结合各向异 性完美匹配层边值条件对光子晶体光纤的色散、模场、非线性、约束损耗和双折射 等特性进行了数值计算。结果表明光纤结构参数Λ、d、d1、d2分别为1.15、0.88、0.83、1.14μm时, 该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散,在波长1.55μm处负色散值、双折射、约束损耗、 非线性系数分别为-11660 ps·km-1·nm-1、2.03×10-3、10-3 dB·km-1、 7.33 km-1·W-1。可见该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散、低损耗、高双折射、低非线性, 具有很好的色散补偿能力,有望在光通信系统中获得应用。

设计了一种高折射率基底的椭圆表面等离子体波导,基于有限元法对此波导支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度、 有效面积与几何参数、结构之间的关系进行了分析。能流密度分布表明能量主要集中分布在两个金属椭圆柱之间的中心区域,在金属与锗基底、基底与基底之间 也存在能量。通过调节两个椭圆的中心距离及其两个半轴的大小,可以实现此波导模式传输特性的分析。工作波长确定时有效折射率随中心距的增大而减小, 而传播长度增大。

对锥形光纤光栅(TFG)的传感特性进行了理论分析,基于传输矩阵法分析了应力与温度对不同锥角TFG反射谱特性的影响。 研究表明随着应力的增大,TFG中心波长向长波长移动,反射带宽展宽。中心波长、反射带宽均与所施加的应力成线性关系。锥度越大,中心波长、 反射带宽的应变灵敏度越。温度逐渐升高时中心波长向长波长移动,反射带宽不变。增大锥度,中心波长、反射带宽均不变。TFG反射带宽与温度无关, 只依赖于应力大小,利用这一特性可以解决温度与应力交叉敏感的问题。