深圳大学物理与光电工程学院深圳市激光工程重点实验室，广东 深圳 518060
为实现低损耗、抗弯曲的中红外激光传输，在3 μm波段研究超低损耗空芯嵌套式反谐振无节点光纤，采用有限元法对空芯光纤的结构参数（管厚、包层毛细管外径、纤芯直径和嵌套管外径）进行数值仿真，并在3 μm波段实现低至0.52 dB/km的光纤传输损耗。通过对空芯反谐振光纤和空芯嵌套式反谐振无节点光纤的弯曲损耗及泄漏损耗的对比研究，证明空芯嵌套式反谐振无节点光纤相比于空芯反谐振光纤在宽光谱范围内具有更低的传输损耗（损耗比最高可达22.87 dB）、更好的抗弯曲性能（弯曲半径为6.5 cm的损耗小于0.1 dB/m）。
光学器件 中红外 反谐振 低损耗 抗弯曲 空芯光纤 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1723001
Author Affiliations
Abstract
Shenzhen Key Laboratory of Laser Engineering, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
As one of the greatest inventions in the 20th century, ultrafast lasers have offered new opportunities in the areas of basic scientific research and industrial manufacturing. Optical modulators are of great importance in ultrafast lasers, which directly affect the output laser performances. Over the past decades, significant efforts have been made in the development of compact, controllable, repeatable, as well as integratable optical modulators (i.e., saturable absorbers). In this paper, we review the fundamentals of the most widely studied saturable absorbers, including semiconductor saturable absorber mirrors and low-dimensional nanomaterials. Then, different fabrication technologies for saturable absorbers and their ultrafast laser applications in a wide wavelength range are illustrated. Furthermore, challenges and perspectives for the future development of saturable absorbers are discussed and presented. The development of ultrafast lasers together with the continuous exploration of reliable saturable absorbers will open up new directions for the mass production of the next-generation optoelectronic devices.
SESAMs low-dimensional materials nonlinear optical properties optical modulators ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 081405
1 深圳大学物理与光电工程学院深圳市激光工程重点实验室, 广东 深圳 518060
2 武汉安扬激光技术有限责任公司, 湖北 武汉 430000
3 国防科技大学文理学院, 湖南 长沙 410073
当面向高功率径向偏振场激光的产生和传导时,在光纤内实现高的模式区分度与大的模场面积一直是核心的技术挑战。基于此,提出一种全新的径向偏振场光纤设计方案,通过在纤芯内部引入圆对称的径向分布热应力场,使得纤芯内形成径向双折射效应,有效打破常规光纤中偏振模式之间的简并,使TM01模、TE01模和HE21模的有效折射率差为10 -4量级,从而将TM01径向偏振模区分出来。同时,此类径向偏振场光纤更易实现TM01模场的大模面积设计。
光学器件 径向偏振场 应力双折射 光纤
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术教育部重点实验室, 光纤传感研究所, 天津 300072
提出了一种基于发光二极管(LED)脉冲调制和光纤阵列的多通道光纤法布里-珀罗(F-P)压力传感解调系统。在建立的多通道光程差分布理论模型基础上，通过采用光纤阵列实现了多通道并行光路的复用，并采用LED脉冲调制的方法实现了多个通道的切换，该方法能够有效地抑制耗尽层(PN 结)温度升高，减小因PN 结温度升高对解调的影响。实验研究了LED 脉冲调制的占空比和频率的影响，表明在占空比低于60%、调制频率大于35 Hz时具有最优的解调效果。采用脉冲调制频率为50 Hz、占空比为12.5%的8 通道解调系统实验表明，各通道解调一致性很好，并且在全量程范围(F.S.)所有通道的误差均在0.045%以内。
光纤光学 多通道复用 光纤法布里-珀罗压力传感 LED 调制 空间扫描
天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术教育部重点实验室，天津大学光纤传感研究所，天津 300072
针对光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器，建立了考虑热应力和残余气压的F-P腔长变化模型，进行了热应力和残余气压对传感器温度性能影响的理论分析。分析表明，热应力和残余气压的引入使F-P 腔长改变量与温度的线性关系发生了变化，在外界施加100 kPa 压力，当腔内残余气压小于0.87 kPa 时，热应力起主要影响作用；当腔内残余气压大于0.87 kPa时，残余气压起主要影响作用。制作了三种不同残余气压的光纤F-P 压力传感器，在-20 ℃~70 ℃温度范围进行了实验研究，结果显示测量的腔长及其温度灵敏度随温度变化关系与理论分析基本一致。
传感器 光纤压力传感器 热应力 残余气压
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
结合恢复单色频率绝对相位解调算法研究了光源输出参数对空间扫描型光纤法布里珀罗传感解调影响。建立了相位解调值随光源中心波长变化的数学模型，通过改变光源光功率和光谱进行了解调实验研究。结果表明压力解调值的误差值与光源输出光功率有关；当温度升高时光源光谱会产生红移，使压力解调值产生误差；解调值与光源光谱中心波长满足二次函数关系。实验结果与理论分析一致，在140 kPa范围内保证0.1%的解调误差时，光源光谱中心波长波动小于1.79 nm。
光纤光学 光纤法布里珀罗 低相干干涉 光源 光纤传感
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电子信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 北京卫星环境工程研究所，可靠性与环境工程技术重点实验室, 北京 100049
针对水升华器工作监测要求，基于Fabry-Perot干涉微腔研制了一种光纤声振动传感器。将耐低温聚合物薄膜材料以周边拉伸固定的方式制作成超薄膜片，膜片厚度为1.2 μm，作为探测声振动信息的敏感部件和干涉微腔的反射面。传感器灵敏度达到93 mV/Pa，线性度为99.8%，在1~20 kHz范围内具有较平坦的频率响应。利用设计的光纤声振动传感器在空间环境模拟器中进行了水升华器监测实验，结果表明该传感器在温度为77 K的空间冷黑环境中可以存活，能够实时探测到水升华器喷冰故障所产生的声振动信号。
传感器 光纤法布里珀罗传感器 声振动 水升华器
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
针对空间扫描型光纤法布里珀罗（F-P）传感解调系统中CCD的光照度分布建立了数学模型，研究了不同帧扫描频率下CCD输出信号和信噪比。利用已设计的解调模块进行了CCD光照度分布的实验，实验结果表明，当帧扫描频率不同时，CCD各个像素输出信号电压的实验值与计算值的相对误差均小于2.5%，同一像素输出信号电压的实验值与计算值的相对误差变化数值均小于0.005，随实验所用CCD帧扫描频率变化，信噪比以184 Hz为分界点以两种变化斜率改变，验证了数学分析模型的有效性。
光纤光学 光纤法布里珀罗传感器 光照度 数学模型 光学学报
2012, 32(11): 1128006
