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
Author Affiliations
Abstract
College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
In this study, we experimentally demonstrate a miniature fiber thermometer based on tip-integrated ZnO-nanowire-nanograting. The sensor has a diameter less than 1 μm and the length of the Bragg grating is sub-10 μm. The ZnO-nanowire-nanograting is sensitive to the environmental temperature change. Thus, the intensity of the light whose wavelength is in the rising or falling region of the nanograting spectrum will vary with the shift in wavelength due to change in temperature. Taking one wavelength (655 nm) in the rise linear region of the nanograting spectrum, a sensitivity of 0.066 nW/℃ in the air is achieved experimentally. The proposed temperature sensor has the superiorities of compactness, stableness, and easy fabrication compared to regular fiber grating sensors, offering great potential for detecting inside minimal volume environments.
Optical-fiber device ZnO-nanowire nanograting temperature sensor 
Photonic Sensors
2023, 13(1): 230123
作者单位
摘要
上海大学 通信与信息工程学院,特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444
实现了一种基于负曲率反谐振空芯光纤的级联型光纤传感器件,并从理论和实验上分别研究了其反谐振干涉和多模干涉两种机理的温度传感特性。器件由单模光纤、渐变折射率多模光纤与空芯光纤级联熔接制成,在实现高效率耦合下,基于两种机理实现温度传感并进行比较研究。仿真分析了空芯光纤的纤芯模式和包层管模式,基于光纤材料的热膨胀和热光效应理论研究了温度传感特性。实验结果表明,基于反谐振干涉和多模干涉机理的温度灵敏度分别为17.29 pm/℃和7.70 pm/℃。
空芯光纤 级联型光纤器件 反谐振干涉 多模干涉 温度传感 Hollow core fiber Cascaded fiber device Anti-resonant Multimode interference Temperature sensor 
光子学报
2022, 51(11): 1106001
作者单位
摘要
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 
光学与光电技术
2022, 20(4): 79
梁虹 1,2应康 1,*王迪 3魏金金 3[ ... ]蔡海文 1,2,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室, 陕西 西安 710100
提出了一种利用局域温度控制的高精度相移控制技术制备多相移光纤光栅滤波器的方法。首先,分析了多相移光纤光栅中相移量和相移位置的误差对多相移光纤光栅滤波器的插入损耗、带宽和形状因子的影响,得到了高性能多相移光纤光栅制备所需的相移量精度(0.0029π)和相移位置精度(368 μm)。然后,实验证实了利用局域温度控制引入高精度相移(相移量精度为0.0007π,相移位置精度为30 μm)的可行性。最后,利用所提方法制备了多相移光纤光栅,并对其光谱进行了测试和理论仿真。结果表明,基于所提方法制备的多相移光纤光栅滤波器的频率响应接近理论仿真下的理想滤波器特性,插入损耗约为0.5 dB,3 dB带宽约为366 MHz,20 dB带宽约为972 MHz,形状因子约为0.38。所提制备多相移光纤光栅滤波器的方法精确、简单、经济,没有对光纤光栅的结构造成永久性的改变,具有相移量可擦除的优势,可进一步应用于制备新型可调谐光纤滤波器。
光纤光学 光纤器件 多相移光纤布拉格光栅 局域温度控制 光学滤波器 
中国激光
2021, 48(16): 1606001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
2 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心,广西 桂林 541004

多芯光纤在空分复用方面独特的优势引起了人们越来越多的关注,在光纤传感领域也有了更为广泛的应用。多芯光纤形状传感是一种新的光纤感测技术,该技术通过多芯光纤感知被测对象形状和位置的变化,无需依靠其他视觉辅助手段,此外,该技术还具有结构紧凑灵活、不受电磁干扰、易集成安装、传感器无电学连接的优点,可用于航空航天、工业机械和大型建筑等领域的结构监测、地理环境和线缆管道监测、介入治疗追踪等。为此,介绍了多芯光纤的种类及其关键器件的制备方法,并且对多芯光纤形状传感的原理与技术进行了分析,最后综述了多芯光纤形状传感的研究进展,讨论了多芯光纤形状传感当前挑战和未来展望。

光纤光学 光纤传感 多芯光纤 形状传感 光纤器件 
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306012
廖常锐 1,2李博哲 1,2邹梦强 1,2熊聪 1,2[ ... ]王义平 1,2,*
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学广东省光纤传感技术粤港联合研究中心,深圳市物联网光子器件与传感系统重点实验室, 广东 深圳 518060

随着光纤技术的发展,光纤器件的结构越来越复杂,功能越来越多样,体积也越来越小,这对光纤器件的加工提出了很大的挑战。飞秒激光双光子聚合方法具有突破光学衍射极限的超高加工精度和无掩模直写的真三维加工能力,在微纳结构加工中拥有独特优势,为微纳结构与光纤集成提供了一种全新的思路和可能性。介绍飞秒激光双光子聚合制备光纤微纳结构器件方向的最新研究进展、应用前景与展望。

光纤光学 双光子聚合 飞秒激光 光纤器件 微纳结构 光学微腔 微透镜器件 
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306005
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
为实现高功率光纤包层光剥离器被动冷却,需要同时对光纤和封装壳体进行有效热管理。采用一种基于铁氟龙毛细管分段化学腐蚀光纤的制备技术,使用紫铜作为壳体材料,并通过有限元分析算法对壳体温度场进行仿真计算,对壳体各个结构参量进行优化分析,设计了满足500 W散热能力的包层光剥离器,并开展了实验验证。研究结果表明,采用铁氟龙管分段腐蚀法,包层光剥离比达到23.7 dB,光纤裸纤上的功率温升速率仅0.007 ℃/W。采用优化设计的壳体,在540 W功率注入下,包层光剥离器使用水冷冷板冷却可以连续出光,壳体最高温度58.7 ℃,使用相变冷板冷却可以单次安全出光50 s,壳体最高温度80 ℃。此研究结果可以为高功率光纤激光设计与研发提供重要参考。
包层光剥离器 模式剥除 光纤激光 光纤器件 双包层光纤 cladding light stripper mode stripper fiber laser optical fiber device double cladding fiber 
强激光与粒子束
2021, 33(2): 021005
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430030
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430030
报道一种基于45°辐射倾斜光纤光栅(RTFG)的全光纤偏振相关器件。由于独特的偏振相关模式耦合特性,其可作为一种理想的全光纤起偏器、偏振相关耦合器、全光纤衍射器。基于体电流法建立倾斜光纤光栅的偏振耦合理论,从理论和实验角度系统地分析45° RTFG的偏振辐射耦合、衍射分光及偏振特性。仿真结果和实验结果表明,45° RTFG的透射和辐射有良好的偏振功能。一根长度为24 mm的45° RTFG在波长为1550 nm处的偏振消光比(PER)为22 dB,3 dB带宽超过300 nm。通过制备不同长度的45° RTFG,可以实现具有不同PER的光栅。光栅的辐射模沿角向呈准高斯分布,沿轴向呈指数衰减分布,并且其空间衍射角色散约为0.054 (°)/nm。实验结果与理论结果完全匹配,45° RTFG具有潜在的应用前景。
光纤光学 光纤器件 倾斜光纤光栅 光纤衍射器件 光纤偏振器件 
光学学报
2020, 40(23): 2306003
Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing, China
2 Shanghai University, Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks Shanghai, Shanghai, China
Ultrafast lasers generating high-repetition-rate ultrashort pulses through various mode-locking methods can benefit many important applications, including communications, materials processing, astronomical observation, etc. For decades, mode-locking based on dissipative four-wave-mixing (DFWM) has been fundamental in producing pulses with repetition rates on the order of gigahertz (GHz), where multiwavelength comb filters and long nonlinear components are elemental. Recently, this method has been improved using filter-driven DFWM, which exploits both the filtering and nonlinear features of silica microring resonators. However, the fabrication complexity and coupling loss between waveguides and fibers are problematic. We demonstrate a tens- to hundreds- of gigahertz-stable pulsed all-fiber laser based on a hybrid plasmonic microfiber knot resonator device. Unlike previously reported pulse generation mechanisms, the operation utilizes the nonlinear-polarization-rotation (NPR) effect introduced by the polarization-dependent feature of the device to increase intracavity power for boosting DFWM mode-locking, which we term NPR-stimulated DFWM. The easily fabricated versatile device acts as a polarizer, comb filter, and nonlinear component simultaneously, thereby introducing an application of microfiber resonator devices in ultrafast and nonlinear photonics. We believe that our work underpins a significant improvement in achieving practical low-cost ultrafast light sources.
fiber device fiber laser microfiber mode-locked laser GHz-rate pulse generation 
Advanced Photonics
2020, 2(2): 026002

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