高功率平顶光束在激光加工领域具有广泛的应用。针对光束平顶化的问题, 提出利用大芯径多模光纤对高斯光束整形的方法。采用RP Fiber Power建立高斯光束传输模型, 仿真分析光纤内光束的传输及强度分布特性。研究结果表明, 多模光纤对高斯光束具有整形作用。高斯光束经多模光纤传输后, 传导模数量增加, 能量由中心向径向移动, 光束质量下降, 能量分布趋于均匀化。光纤的芯径越大, 传输长度越长, 匀化效果越明显。采用D型纤芯结构, 或凹面折射率分布光纤, 均可快速匀化光束。
导波光学 多模光纤 平顶光束 D型光纤 凹面光纤 guided wave optics multimode fiber flat-topped beam D-shaped optical fiber central-dip fiber
1 浙江师范大学 信息光学研究所 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学 行知学院, 浙江 金华 321004
基于传统纵向蝴蝶结混合表面等离子体波导(BTHPW), 提出一种共水平面BTHPW集成光波导结构, 是由半导体硅肋和金属Ag肋两种波导对放在一个SiO2基底面上构成, 采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟, 分析该波导传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何尺寸的变化规律。结果表明, 该波导模式具有传播损耗较小同时又较强光限制能力的特点, 最长传播距离可达108μm, 最小有效模面积可达λ2/3000左右。该波导结构制作工艺简单, 并可应用于高灵敏度折射率传感器和微纳米光子集成器件等领域。
导波光学 混合表面等离子体 蝴蝶结 光子集成 有效模式面积 传播长度 有限元法 guided wave optics hybrid surface plasmon polarition bow-tie photonic integrations normalized mode area propagation length finite element method
安徽大学光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
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。
纤维与导波光学 音频传感器 法布里-珀罗腔 波长漂移 fiber and waveguide optics acoustic sensor Fabry-Perot cavity wavelength shift
山东大学 控制科学与工程学院, 济南 250061
提出一种在线型光纤法布里-珀罗折射率传感器。传感器由空芯光子晶体光纤两端熔接单模光纤而成。理论分析并实验验证了其折射率传感特性。结果表明, 干涉条纹对比度随溶液折射率的增加而减小, 与理论模拟一致。提出利用标准差解调方法对干涉谱进行分析, 标准差解调方法具有更好的线性度和准确性, 可靠性更高, 便于编程实现自动化、快速的数据分析和溶液折射率的实时检测。
导波光学 光纤传感器 法布里-珀罗干涉 折射率测量 解调方法 waveguide optics optical fiber sensor Fabry-Perot interference refractive index measurement demodulation method
1 福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
2 福建省光子技术重点实验室, 福州 350007
3 福建江夏学院 电子信息科学学院,福州 350007
为实现输电线路上的多点电流监测,利用通信用普通单模光纤, 设计基于时分复用的多点式光纤环形腔结构电流传感器.多路传感系统共用一套光源、检测设备和数字信号处理系统, 在节约成本的同时,提高了利用率.实验中选用双路全光纤电流传感器结构, 在两个不同的点同时测量电流, 其中一测量点对0~600 A范围内的电流进行测量, 另一测量点对0~1 500 A范围内的电流进行测量.对实验数据进行线性拟合, 结果表明: 循环次数取8比较合适, 此时系统具有比取2时高约3~4倍的灵敏度; 两个测量点光信号的偏振态与电流之间有良好的线性关系, 两个传感单元的灵敏度不同, 而且相互之间没有串扰是各自独立的传感系统.
导波光学 光纤电流传感器 时分复用 多点式 光纤环形腔 Guidewave optics Fiber optics current sensors Time-division multiplexing Multipoint Fiber loop architecture 光子学报
2017, 46(12): 1206001
传统的THz单模单偏振光纤大部分都是基于实芯光纤设计的，增加了THz波的传输损耗。最近几年，也有一些关于空芯THz单模单偏振光纤的报道。但是，他们的带宽太窄，往往只能在单一频率附近工作，影响了单偏振器件在THz范围内的使用价值和技术优势。为了解决这些问题，设计了一种新颖结构的空芯THz单模单偏振器件。它拥有超过0.1 THz的带宽，工作频率范围从1.63 THz到1.73 THz。这种器件对于THz通信网络的建设和应用具有重要意义。
导波光学 宽带光纤 折射率匹配 偏振控制 guided optics broadband fiber refractive index matching polarization control
为了进一步探索用绝缘体上晶体硅制作的浅刻蚀脊形波导侧向泄漏损耗的规律, 提出并研究了一种非矩形截面浅刻蚀绝缘体上晶体硅脊形波导.用光的干涉理论建立该波导的周期性损耗模型并推导出损耗周期公式, 然后通过完美匹配层边界条件下的频域有限元法仿真观察该特殊波导类TM0模的侧向泄漏损耗周期的变化与最大损耗点的偏移现象.周期大小的仿真结果与理论计算符合度较高, 其平均相对误差仅0.56％.此外, 发现该类波导在某些沟槽宽度下可以通过改变截面来实现对类TM0模损耗从最大到最小的调节, 而在另外一些沟槽宽度下, 类TM0模损耗对截面变化不敏感.研究结果可以简化波导加工并提高制作容差, 为该类型波导的设计与制作提供参考.
导波光学 浅刻蚀脊形波导 绝缘体上晶体硅 泄漏波 光损耗 Guidewave optics shallowly-etched ridge waveguides silicon-on-insulator leaky wave optical losses
宜春学院 物理科学与工程技术学院 电子信息工程系, 江西 宜春 336000
提出了一种基于对称金属包覆波导结构的光学传感器, 利用该结构所激发的对导波层折射率虚部极其灵敏的超高阶导模为探针, 结合二苯碳酰二肼与六价铬离子的特异性显色原理, 对饮水中六价铬离子痕量进行探测.理论与实验结果表明, 该分析方法的检测极限是1μg/L, 达到了现行国际标准.该方法是一种需样少、耗时短、实时性好、稳定性高和价格低廉的在线检测方法.
导波光学 吸收探测 六价铬离子 二苯碳酰二肼 灵敏度 水污染 Guidewave optics Absorption detection Hexachromium Cr(VI) Diphenylcarbazide Sensitivity Water contamination
青岛大学 物理科学学院, 山东 青岛 266071
提出了一种由嵌入式环谐振腔和Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪组成的新颖带通滤波器, 嵌套环是在环谐振腔的基础上, 引入一个类似双线耦合环谐振器的外谐振环。依据耦合模理论推导出滤波器传递函数, 并分析了环的光学长度、耦合系数和内外环长度比对其影响。模拟结果证明, 通过改变结构参数, 滤波器的中心波长和带宽可调, 中心波长在1520nm~1600nm波段任意可调, 带宽调整范围可达0.2nm~102nm。且保持输出波形有较高的平坦度和较低的旁瓣, 可满足通信系统宽带及超窄带带通滤波器的设计要求。
导波光学 环谐振腔 可调 宽带滤波器 M-Z干涉仪 guided wave optics ring resonator tunable band-pass filter Maeh-Zehnder interferometer
