1 浙江大学光电与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
设计了一种光纤通信波段的纳米抗反射结构。采用有限时域差分(FDTD)优化模拟算法,寻找在1250 nm到1650 nm波长范围内能够显著降低反射率的蛾眼纳米结构。开发了一种多目标优化算法,将宽带反射率在0°到30°的入射角范围内进行了优化。对结构中纳米柱的几何排列、半径、高度和周期组成的参数空间进行了完整的搜索。在波长为1550 nm时,仿真得到接近零的反射率为0.012%。对该设计采用了纳米压印进行实验验证,对于最佳设计的样品,在1550 nm处测量获得了低至0.157%的反射率。分析了模拟结果与实验测量之间的差异,并结合反射率对波长的变化进行了分析。
光学设计 纳米结构 抗反射 微光学件 光通信
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310027, China
2 School of Computer Engineering, Nanyang Technological University, 637553, Singapore
We demonstrate a size sensing technique for nano-particles using optical differential phase measurement by a dual fiber interferometer through phase-generated carrier (PGC) demodulation. Nano-particle diameters are obtained from the differential phase shift as a result of adding an optical scattering perturbation into two-beam interference. Polystyrene nano-particles with diameters from 200 to 900 nm in a microfluidic channel are detected using this technique to acquire real-time particle diameters. Compared with amplitude sensing with over 10 mW of laser irradiance, particle sizing by PGC phase sensing can be achieved at a laser power as low as 1.18 mW. We further analyze major sources of noise in order to improve the limits of detection. This sensing technique may find a broad range of applications from the real-time selection of biological cell samples to rare cell detection in blood samples for early cancer screening.
060.2370 Fiber optics sensors 290.5850 Scattering, particles Chinese Optics Letters
2017, 15(12): 120602
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
设计并研制了一种基于LP21模式的新型光纤弯曲传感器。该传感器通过检测敷设于弹性基片上的光纤所传输的LP21模式光斑图像的旋转，实现对弯曲值的高精度测量。运用光纤耦合模理论和弹光效应求解LP21的模方程，证明该模式具有弯曲无关和扭转线性的特性，并检验了光纤弯曲传感器对不同结构参数和环境温度下的性能。实验结果与理论分析相吻合，证实该传感器具有较大的线性动态范围，温度稳定性高，且能辨识弯曲方向。
光纤光学 弯曲传感器 光纤LP21模式 光斑旋转 弹光效应 光学学报
2012, 32(11): 1128005
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室光及电磁波研究中心, 浙江 杭州 310027
设计并制作了一种基于激光直写技术的光学触摸传感器件。该器件采用光学微流结构实现对外加压力的连续比例测量。器件制作采用紫外激光直写技术配合高精度平移台实现，整体工艺过程在3 min内完成。对所设计的传感器件的性能测试表明，光强信号随外力变化的曲线平滑，实测灵敏度为0.995 mV/kPa。同时设计并制作了基于传感单元的阵列结构，不仅消除了光学累积误差，而且对集成化触摸传感的应用具有优势。
集成光学 光学设计 触摸传感 阵列
1 成都富通光通信技术有限公司， 四川 成都 611731
2 浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
介绍了一种新的改进化学气相沉积法（MCVD）+气相轴向沉积法（VAD）预制棒制备工艺，该工艺按照归一化波导结构进行工艺设计和参数控制，即采用MCVD法制备归一化结构参数轴向一致的芯棒，然后采用VAD法轴向沉积相应的外包层，从而得到波导结构轴向均匀一致的预制棒。采用新工艺实验研究了非零色散位移光纤的制造过程，成功制造了波导结构均匀的光纤预制棒，有效地利用预制棒的锥度增加有效长度，光纤的生产效率提高约15%，节省了成本。详细分析了该工艺方法的三个关键环节：芯棒归一化结构制备，芯棒收缩比的设定，VAD松散体沉积。研究结果对非零色散位移光纤的生产具有实际的指导意义。
光纤光学 光纤预制棒 改进化学气相沉积法 气相轴向沉积法 非零色散位移光纤
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州310027
设计、研制了一种基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计。介绍了该加速度计的传感原理及弹性结构设计，并对其性能进行了实验测试。该加速度计用固定于圆网状弹性结构上的硅微反射镜与处理过的光纤端面构成光纤-镜面干涉腔来产生相位差随外界加速度改变的光干涉信号；采用相位生成载波技术通过对干涉信号的调制和解调实现对相位差的精确测定。应用工程软件Cosmosworks (Solidworks) 对该加速度计弹性结构的灵敏度进行了理论分析，并与样机测试比较。结果表明，该光纤加速度计的灵敏度为63.2 rad/g，共振频率为160 Hz，分辨率为4 μg而动态范围接近108，结果与理论分析符合得较好。该加速度计不仅结构简单，还集成了多维加速度计的优势。
光纤加速度计 相位生成载波技术 灵敏度 分辨率 fiber optic accelerometer Phase Generated Carrier(PGC) sensitivity resolution
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
A novel design of multimode light power splitter is proposed and fabricated by using secondary asymmetric Y branches. An almost equally divided output among output terminals is obtained experimentally. Maskless laser direct writing technique is applied in the fabrication process to facilitate the formation of power splitters by ultraviolet curable polymer. The analysis of the performances of both four-port and eight-port devices shows that these two dividers obtain a power splitting uniformity of more than 95%.
130.3120 Integrated optics devices 130.5460 Polymer waveguides 220.4610 Optical fabrication Chinese Optics Letters
2011, 9(8): 081302
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Instruments, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Zhejiang Futong Optical Fiber Technology Corp. Ltd., Fuyang 311422, China
3 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Bi-doped SiO2–Al2O3–GeO2 fiber preforms are prepared by modified chemical vapor deposition (MCVD) and solution doping process. The characteristic spectra of the preforms and fibers are experimentally investigated, and a distinct difference in emission between the two is observed. Under 808-nm excitation, an ultra-broad near-infrared (NIR) emission with full-width at half-maximum (FWHM) of 495 nm is observed in the Bi-doped fiber. This observation, to our knowledge, is the first in this field. The NIR emission consists of two bands, which may be ascribed to the Bi0 and Bi+ species, respectively. This Bi-doped fiber is promising for broadband optical amplification and widely tunable laser.
铋掺杂光纤 近红外发光 溶液掺杂 改进的化学气相沉积 预制棒制备 160.2540 Fluorescent and luminescent materials 060.2390 Fiber optics, infrared 160.4670 Optical materials 160.3380 Laser materials Chinese Optics Letters
2011, 9(7): 071601
1 浙江富通光纤技术有限公司, 浙江 富阳 311422
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
4 华南理工大学光通信材料研究所, 广东 广州 510640
采用改进化学汽相沉积(MCVD)与溶液掺杂结合的方法探讨了掺铋石英光纤预制棒的制备工艺,研制了具有红外宽带发光特性的掺铋SiO2-Al2O3-GeO2光纤。研究了不同掺锗浓度与氧气浓度条件下制备的预制棒的光谱特性。掺铋预制棒切片在532 nm和808 nm光激发下，产生中心波长为1146 nm,半峰全宽为204 nm与中心波长为1281 nm,半峰全宽为250 nm的近红外发光。拉制的光纤在808 nm光激发下,产生了中心波长为1265 nm,半峰全宽为280 nm的近红外发光；在976 nm光激发下，观察到光纤产生中心波长为1125 nm，半峰全宽为460 nm的超宽带近红外发光。光纤与预制棒的发光存在明显差异。通过控制预制棒制备工艺可以使铋掺杂光纤的发光满足实用的需要。
光纤光学 铋掺杂光纤 近红外发光 溶液掺杂 改进化学汽相沉积 预制棒制备
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号，用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调，实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感器的相位干涉信号与光纤带弯曲曲率的关系，并与理论分析对比.结果表明该光纤弯曲传感器具有43.96 rad/m－1的灵敏度及0.004 m－1的高分辨率.
光纤弯曲传感器 迈克尔逊干涉 相位生成载波技术 折射率匹配液 Optical fiber bending sensor Michelson interferometry Phase Generated Carrier (PGC) Refractive index matching liquid
