为了进一步提高系统的能量利用率, 设计了一种基于智能充电控制的光纤供能系统。系统采用充电控制装置对后级负载稳定供能并灵活调控储能模块的充电方式, 实现对远端富余的能量快速存储和合理利用, 并基于反馈信号实现对系统工作状态的实时调控。实验结果表明: 所提系统在不同场景下能够根据远端的负载及器件的工作状态自动调整本地激光源的输出功率, 从而保证供能系统的安全工作; 当光供能不足时, 所储存的能量可作为备用能源对传感器件或应用设备进行紧急供能。

在金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜（DBR）双层结构中，利用金属与DBR交界面上的塔姆等离激元（TPPs）能够激发金属光栅狭缝内的表面等离激元（SPPs）的法布里-珀罗（F-P）谐振，由此产生的能量局域有助于感知狭缝内填充介质的折射率参数。为了进一步提升TPPs的激发效率，实现高灵敏度折射率传感，本文提出在金属光栅底部引入金属膜层构建金属光栅-金属膜-DBR的三层复合结构，采用有限元法分析了膜层厚度对复合结构透射谱线的定量影响。仿真结果显示，随着金属膜层厚度的增加，透射峰的谱宽单调减小，而峰值透射率呈现先增大后减小的变化趋势，在膜厚为12 nm时最大，相比无膜层结构，光谱峰值透射率提升约29%。在此基础上通过改变光栅占空比及金属光栅高度，分析了光栅狭缝中三到五阶类F-P谐振模对应的透射峰的传感性能指标。结果表明，随着占空比的减小，各阶谐振模透射峰的灵敏度显著增大。当选择占空比为60%时，四阶和五阶谐振透射峰的传感灵敏度分别升至171.20 nm/RIU（灵敏度单位）和178.35 nm/RIU。此外，改变金属光栅的高度可以实现折射率探测区间近乎线性移动，当光栅高度从900 nm增大到1200 nm时，基于三到五阶谐振模式的探测区间可以有效覆盖从1.00到2.27的折射率区间。本文的研究结果为利用TPPs进行折射率传感提供了一种有效的设计思路。

设计并制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的光纤传感器,该传感器包括通过在无芯光纤两端熔接单模光纤所构建的单模-无芯-单模结构,以及采用原位结晶技术在无芯光纤表面生长的ZIF-8纳米薄膜。光信号从单模光纤耦合进无芯光纤时会激发出多种高阶模式并形成多模干涉,干涉结果对无芯光纤周围折射率的变化异常敏感。利用ZIF-8材料的多孔性和对乙醇分子特异性吸附能力,吸附乙醇分子后的ZIF-8纳米薄膜因孔隙被填充,其折射率将发生变化,改变了无芯光纤中多模干涉条件,导致其透射谱线发生偏移,从而实现水溶液中微量乙醇的检测,实验结果表明传感器最低检测乙醇体积分数可达1%,灵敏度为1.3 nm·% ^-1。该传感器结构简单,易于制备,在水中微量有机分子检测方面具有一定的应用前景。

研究亚波长负折射光栅透镜的柱矢量光束聚焦效应,探索并分析光栅的材料、几何参数等对聚焦效果的影响。亚波长光栅的-1级衍射效应可实现等效负折射现象,结合等光程原理可设计出聚焦平凹镜。利用柱对称坐标系下的有限元算法,分析不同材料折射率、不同等效负折射率、不同预设焦距对实际聚焦效果的影响。结果表明:材料折射率能影响聚焦场的能量效率;等效负折射率为-1时,焦点尺寸最小;预设焦距越小,焦点尺寸越小。聚焦场中纵向电场的比例是影响聚焦场横向尺寸的决定性因素。因此,合理设定光栅负折射率、材料折射率,优化负折射光栅平凹镜设计,能够获得优化的聚焦效果。本工作为柱矢量光束聚焦场调控及相关领域的微纳结构设计提供了参考。

In this paper, we propose a compact plasmonic sensor structure comprised of a metal-dielectric-metal (MDM) waveguide, and a baffle plate in waveguide core and two side-coupled rectangular cavities. In this structure, two Fano resonances are achieved and can be tuned independently by changing the structural parameters of the cavities. Especially, when the resonant wavelengths of the two Fano resonances are the same, the sensing sensitivity can be enhanced by coupling between two Fano resonances. By investigating the transmission spectrum, the effect of structural parameters on Fano resonances and the refractive index sensitivity of the sensor structure are analyzed in detail. The numerical simulations demonstrate a sensitivity as high as 1295nm/RIU and a figure of merit of 1647.

基于等效媒质理论,分析了近红外波段的石墨烯-电介质多层膜结构双曲超材料(GDM-HMMs)的双曲色散关系,对传输矩阵法(TMM)进行了优化,计算分析了不同周期数下的石墨烯双曲超材料的透射谱。基于法布里-珀罗共振腔(F-P腔),理论分析了透射谱的演变规律,验证了石墨烯双曲超材料在近红外波段的双曲色散关系。研究结果表明,实现电磁波传输需要大切向波矢条件。结构总周期数影响透射谱特性,可用F-P腔理论进行分析和反向结构设计。

研究分析了金属-介质-金属(MIM)波导布拉格光栅(WBG)结构中的反对称和对称等离激元模式的色散关系和传输特性。计算分析了金属为银、介质层厚度为700 nm时,不同介质材料情况下两种模式的截止特性及色散关系。在此基础上用布洛赫模式分析法探讨了两种介质交替排列构成的MIM WBG结构的反对称与对称模式的能带结构;并用传输矩阵法计算了透射谱,发现结构在通信波段的模式滤波特性。进一步讨论了对称模式的截止频率、模式传输特性与材料和结构参数的依赖关系。通过对结构材料参数及几何尺寸的选择及优化,可以实现在特定波段的宽带或窄带滤波及模式滤波功能,该结构在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。

为了探究高湿环境对光纤动态疲劳的影响, 实验选取多组光纤, 分别在高湿和一般环境下采用两点弯曲法测量光纤的动态疲劳。通过对动态疲劳曲线和实验数据进行分析发现, 在高湿环境下, 光纤所能承受的断裂应力会下降, 且测试时的应力速率越高, 断裂应力下降越明显, 进而影响光纤动态疲劳参数Nd值。

提出在阵列波导光栅(AWG)中采用光学非对称平板波导,以消除嵌入半波片的阵列波导光栅中残留偏振敏感性的解决方案。利用传输函数分析在阵列波导中间插入半波片的偏振模式转换过程；以工艺误差使半波片位置不能居中的情形为实例，利用材料的热光效应，调节输入、输出平板波导的双折射率，形成光学非对称平板波导，从而消除了残留的偏振敏感性。针对聚合物材料AWG 的模拟结果显示，当输入、输出平板波导的温度差为24 °C 时，已可消除32.43 pm 的残留偏振敏感性。进一步研究发现，当输入与输出平板波导温度改变量相等但符号相反时，能够很好地避免因温度改变而引起的中心波长漂移。该方法具有结构简单、温控可调等优点，而且还可弥补其他因素造成的因嵌入半波片产生的残留偏振敏感性。