氟化梯度折射率塑料光纖帶寬特性計算

采用二次腐蝕法制備了梯度折射率減反射光伏玻璃。sem分析表明,多孔減反射層的微結(jié)構(gòu)尺度在20～30nm左右,膜層厚度為100～300nm。通過計算模擬,確定了膜層折射率分布形式為gaussian-like型。制備的梯度折射率減反射光伏玻璃透過率>96%的帶寬超過了1200nm;在390～1022nm波段的透過率>99%;在350～1084nm的雙面反射率<1%,其中624～922nm的雙面反射率低于0.2%。

本文主要以tio2薄膜為對象,對其研究現(xiàn)狀和薄膜的制備方法進行介紹,并在此基礎(chǔ)上探討對制備方法的改進和完善,以此來進一步促進我國能源的有效利用。

亞波長直徑微納光纖強倏逝場傳輸?shù)墓鈱W特性,使其對周圍介質(zhì)折射率的變化具有極高的靈敏度.本文提出一種基于微納尺度光纖布拉格光柵(mnfbg)的折射率傳感器,結(jié)合微納光纖倏逝場傳輸和光纖布拉格光柵(fbg)強波長選擇的特性來實現(xiàn)高精度折射率傳感,對其制備可行性進行了討論.論文中對mnfbg折射率傳感機理進行了深入的理論分析,并使用optigrating軟件進行了數(shù)值模擬,模擬數(shù)據(jù)顯示mnfbg折射率測量的靈敏度隨著光纖半徑的減小而增加,其中光纖半徑為400nm的mnfbg靈敏度可達到993nm/riu,相比于包層蝕刻的fbg靈敏度增加了170倍,說明mnfbg對發(fā)展微型化、高靈敏度折射率傳感器具有良好的應(yīng)用前景.

將長周期光纖光柵(lpg)和光纖sagnac環(huán)相結(jié)合,實現(xiàn)了折射率和溫度的同時測量。首先利用二氧化碳激光器在保偏光纖上制作了長周期光纖光柵(pm-lpg),然后把該pm-lpg和普通單模光纖耦合器組成sagnac環(huán),作為傳感單元。實驗選擇其某一透射峰作為測試對象,其波長隨溫度變化,強度隨折射率變化,因此可實現(xiàn)兩個參量的同時測量。實驗獲得的溫度靈敏度為-0.654nm.℃-1,折射率靈敏度為49.9db.riu-1。整個實驗系統(tǒng)成本低、簡單實用,具有較好的應(yīng)用前景。

纖芯失配的光纖Mach-Zehnder折射率傳感器

基于多模干涉效應(yīng)的單模-多模-單模(sms)結(jié)構(gòu)光纖折射率傳感器通常需要進行包層腐蝕來提高靈敏度,而且易受環(huán)境溫度影響。為克服sms結(jié)構(gòu)的這些不足,提出了一種新型的基于纖芯失配多模干涉的光纖折射率傳感器,由單模光纖-色散補償光纖-單模光纖(smf-dcf-smf)級聯(lián)光纖布拉格光柵(fbg)構(gòu)成,長度不超過100mm。對其靈敏度、線性范圍和溫度特性等進行了測試,實驗結(jié)果顯示在測量折射率為1.33～1.39的折射率液時,特征波長與折射率呈線性關(guān)系,靈敏度為232.8nm,級聯(lián)的fbg具有良好的溫度校準功能。

理論分析和模擬仿真研究了激光點火系統(tǒng)中光纖端面損傷、光纖初始輸入段損傷和光纖內(nèi)部損傷機理。結(jié)果顯示:端面損傷主要是由光纖端面的雜質(zhì)和缺陷引起;光纖初始輸入段損傷是由光束的初次反射造成光纖局部激光能量密度增大引起的;光纖內(nèi)部體損傷主要由于激光自聚焦效應(yīng)引起損傷和光纖受到的意外應(yīng)力產(chǎn)生微小碎片,吸收激光能量,引起光纖局部損傷。給出了激光點火系統(tǒng)中提高光纖損傷閾值的一般方法,主要包括光纖端面處理、設(shè)計合理的激光注入耦合裝置。

理論分析和模擬計算了少模光纖布拉格光柵基模及高階模的耦合與傳輸特性,得到在相同外部折射率變化情況下,少模光纖基模與高階模耦合對應(yīng)的布拉格波長變化,比正、反向基模之間耦合對應(yīng)的布拉格波長變化顯著增大。實驗上制作了少模光纖布拉格光柵,測量了基模之間以及基模與高階模之間對應(yīng)的布拉格波長隨外部折射率、溫度變化的情況,得到與理論分析相符的結(jié)果。而對于溫度變化對折射率測量結(jié)果干擾的問題,提出了通過計算布拉格波長差來克服溫度影響的方法。這些結(jié)果為采用布拉格光纖光柵測量外部折射率變化提供了一種新的途徑。

對載氫摻鍺石英光纖的紫外光敏特性以及載氫條件對光纖紫外光敏性的影響進行了系統(tǒng)地實驗研究．實驗結(jié)果表明:①載氫光纖的光致折射率改變隨紫外曝光時間的變化規(guī)律(△n=3．3×10-4t0.31689)是先呈指數(shù)增長到達一定的時間基本達到飽和,如果繼續(xù)照射,光致折射率改變繼續(xù)增大,并對紫外光敏機理進行了討論;②隨著載氫壓力的增大,光纖的紫外光敏性呈正比例增大,兩者之間的關(guān)系為△n=1．34×10-5+4．66×10-5p;③摻鍺石英光纖的紫外光敏性的大小隨著載氫時間的延長,呈指數(shù)增長,最后達到飽和．

提出一種通過布拉格光纖光柵傳輸譜線計算其纖芯直徑和折射率的方法.實驗中采用較短波長的相位掩模板及紫外光照射載氫的單模光纖來寫布拉格光柵.通過測量lp01模與反向傳輸?shù)膌p01、lp02模耦合所對應(yīng)的損耗峰,并將對應(yīng)的兩中心波長分別帶入色散方程,來計算同時滿足布拉格光柵相位匹配條件的解,即可求出該光纖光柵纖芯直徑和折射率.這種方法為測量光纖光柵參數(shù)提供了一種新的途徑.

試制了一種帶狀雙芯光纖。根據(jù)帶狀雙芯光纖的結(jié)構(gòu)特點,給出了其在制作光纖器件及光纖傳感器上的典型應(yīng)用。利用有限元軟件仿真分析了帶狀雙芯光纖的雙折射特性,通過調(diào)整光纖模型的結(jié)構(gòu)參數(shù),給出了該光纖雙折射隨光纖包層厚度的變化而改變的趨勢,對于新型特種雙芯光纖的設(shè)計和改進具有一定的參考意義。

研究單端腐蝕光纖布拉格光柵(fbg)在低折射率區(qū)(約1.333～1.360)對折射率與溫度同時測量的理論模型,分析其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對折射率靈敏度和線性度的影響,建立相應(yīng)的線性近似理論和誤差分析方法。理論仿真結(jié)果表明,可通過減小腐蝕區(qū)的直徑或選擇光柵周期較大的fbg制作傳感器來提高折射率靈敏度,但這同時會降低傳感器的線性度及增大折射率靈敏度的理論誤差。在此理論分析基礎(chǔ)上,設(shè)計并制作一個單端腐蝕fbg,進行相應(yīng)實驗研究,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

對摻鍺石英光纖的紫外光敏特性進行了實驗研究.實驗結(jié)果表明:未載氫光纖經(jīng)過紫外光照射后折射率變化在10-4數(shù)量級;而載過氫光纖的折射率變化在10-3數(shù)量級,比未載氫的光纖折射率變化提高了一個數(shù)量級.載氫前后光纖的折射率變化隨曝光時間的變化規(guī)律是不同的,這表明載氫前后光纖的光敏性微觀機理是不同的.對載氫前后光纖的光敏性機理進行了分析與討論,分別解釋了未載氫光纖和載氫光纖的折射率隨紫外光曝光時間的變化過程.

近年來塑料光纖除了應(yīng)用于短距離高速光通信領(lǐng)域之外,同時正快速取代傳統(tǒng)金屬材質(zhì)的排線(harness),成為cd、md以及車用數(shù)字機器進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧眍愡x擇,因此接著要介紹車用網(wǎng)絡(luò)與家用網(wǎng)絡(luò)的光收發(fā)器(transceiver)的發(fā)展動向。基本上為了充分發(fā)揮塑料光纖的特征,因此塑料光纖的收發(fā)器要求特性與石英光纖不同,一般而言車用網(wǎng)絡(luò)使用most標準規(guī)范。

利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹現(xiàn)象,以艾里的虹理論為基礎(chǔ)對玻璃微珠折射率進行了測量。推導(dǎo)了玻璃微珠尺寸對折射率影響的計算公式,表明半徑差異在10μm時,折射率的測量誤差為10~(-3)數(shù)量級。此外,通過軟件模擬計算玻璃微珠的二次彩虹現(xiàn)象,并對微珠的折射率進行了測量,驗證了二次彩虹方法的正確性,同時也表明玻璃微珠半徑的變化對最小偏向角位置的偏移影響很小。實際測量結(jié)果表明,折射率隨著半徑的減小而增大,但是折射率變化很小,因此,引入折射率測量誤差較小。統(tǒng)計測量方法能為玻璃微珠折射率的準確測量提供可靠的依據(jù)。

通過對幾種單模及多模光纖折射率分布測量方法的分析研究,得到單模光纖與多模光纖折射率分布測量方法的根本區(qū)別。由于單模光纖芯徑比較小,因而只能用波動理論分析其傳輸機理,其中的遠場法和近場法測量都是基于標量亥姆霍茲波動方程,即以單模光纖的基本傳輸理論進行測量;而多模光纖由于其芯徑比較大,故而用射線理論分析其傳輸原理較為合理。多模光纖的折射近場法和近場掃描法均是以纖芯半徑處數(shù)值孔徑不同,對應(yīng)的折射模和傳導(dǎo)模不同為依據(jù)來進行測量的。

提出了一種基于數(shù)字全息層析術(shù)的數(shù)字重構(gòu)方法。針對單模光纖(smf)的折射率分布具有軸對稱性的特點,可僅根據(jù)在任一與光纖軸向垂直的旋轉(zhuǎn)角度下從數(shù)字全息圖再現(xiàn)出的相位分布,采用層析算法重構(gòu)出與smf軸向垂直的折射率斷層分布。通過獲取smf的折射率斷層分布,就可獲取其折射率三維分布。與以往測量smf折射率分布的方法相比,本文方法具有對被測樣品無損、測量方法簡單及測量速度快等特點。理論分析與光學實驗結(jié)果均驗證了本文所提方法的有效性。

采用matlab和comsol建立單模光纖內(nèi)激光傳輸模型,對雙包層內(nèi)光纖折射率和纖芯結(jié)構(gòu)對光能量分布的影響進行了理論研究。系統(tǒng)分析了光纖芯徑與數(shù)值孔徑、歸一化頻率和功率填充因子的關(guān)系,依據(jù)得到的結(jié)果進一步采用多模物理耦合仿真方法對不同類型的單模雙包層光纖纖芯的能量分布進行仿真,探索了不同折射率分布情況對纖芯能量分布的影響。計算和仿真結(jié)果表明:凹面折射率分布光纖的光斑模場面積最大,單位面積的功率分布最低。針對大功率光纖激光器的應(yīng)用需求設(shè)計了工作波長為1.064μm、纖芯直徑為10μm、凹面直徑為8μm、數(shù)值孔徑為0.12的單模凹面折射率雙包層光纖,為提高光纖泵浦效率、降低纖芯的能量密度提供了思路。

主要探討了折射率與增益的共同導(dǎo)引下,折射率徑向平方律變化的增益引導(dǎo)光纖束縛因子的大小。首先解出了折射率徑向平方律變化的增益引導(dǎo)光纖的場解,然后由波印廷定理推導(dǎo)得出了光纖中束縛因子的計算公式,最后利用數(shù)值計算的方法,得到了這種光纖在單模傳輸下的束縛因子的大小范圍。結(jié)果顯示:折射率平方律變化的增益導(dǎo)引光纖具有比折射率階躍變化的增益導(dǎo)引光纖更好的束縛能力,利用這種光纖能使光纖激光器得到更高的輸出功率。

信息技術(shù)的發(fā)展對通訊網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求越來越高,迫切需要信息容量大的光纖材料。塑料光纖具有芯徑大、質(zhì)地柔軟、聯(lián)結(jié)容易、質(zhì)量輕、價格便宜、傳輸帶寬大等優(yōu)點,在寬帶接人網(wǎng)系統(tǒng)、家庭智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、汽車智能系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)以及紡織、照明、太陽能利用系統(tǒng)等方面的應(yīng)用市場潛力巨大。

在塑料光纖這個新興行業(yè),國外企業(yè)優(yōu)勢明顯,而江西大圣則致力于打破壟斷,全力發(fā)展民族工業(yè),盡力為國家節(jié)省投資和資源。在"2009年中國行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)發(fā)展論

在塑料光纖這個新興行業(yè)，國外企業(yè)優(yōu)勢明顯，而江西大圣則致力于打破壟斷，全力發(fā)展民族工業(yè)，盡力為國家節(jié)省投資和資源。在“2009年中國行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)發(fā)展論壇”上，江西大圣塑料光纖有限公司的胡衛(wèi)明副總經(jīng)理就塑料光纖的發(fā)展、產(chǎn)品、應(yīng)用方向及其解決方案闡釋了自己的觀點。