Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, Northwest University, Xi’an 710127, China
2 Department of Electrical and Electronic Engineering, Joint Appointment with School of Biomedical Sciences, The University of Hong Kong, Hong Kong, China
In this Letter, we developed a robust method for integrating nanodiamonds (NDs) to optical fiber. The NDs, containing nitrogen-vacancy (NV) centers, were uniformly mixed with UV adhesive before coating the end surface of a multimode fiber as a hemispherical film. The excitation and collection efficiency of NV fluorescence can be enhanced by increasing the thickness of UV adhesive film and additional aluminum film deposition. The fiber-based quantum sensor was also experimentally demonstrated for all-optical thermometry application. The variation of the refractive index of UV adhesive under different temperatures will also affect the NV collection efficiency by changing the light confinement. The demonstrated facile integration approach paves the way for developing fiber-based quantum thermometry and magnetometry.
fiber optics sensors fiber optics quantum optics Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 120601
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, Northwest University, Xi’an 710069, China
2 Xi’an Research Institute of Hi-Tech, Xi’an 710065, China
An evanescent field optical fiber sensor based on a short section of polarization maintaining fiber spliced with a tapered single mode fiber is proposed and experimentally investigated. We mainly focus on the refractive index (RI) and temperature sensing characteristics of this compact device. The transmission spectrum of the resonance wavelength, induced by the interference between the excited low order cladding modes and core modes, shows the quadratic function relationships with RI and linear relationships with temperature. Thus, the proposal of this simple-to-fabricate, compact, and low cost sensor shows its possible potential in the sensitive detection field.
060.0060 Fiber optics and optical communications 060.2310 Fiber optics 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 050604
Author Affiliations
Abstract
1 Xi’an Research Institute of High-Technology, Xi’an 710025, China
2 Department of Physics, Northwest University, Xi’an 710069, China
3 e-mail: zhongb_qin@163.com
A hybrid fiber interferometer sensing configuration for displacement and temperature measurements is proposed and experimentally demonstrated that is constructed by splicing a short section of polarization maintaining optical fiber to an end-cleaved single mode optical fiber with a tapering structure. The reflected spectrum changes with the variation of displacement and temperature. The sensing configuration uses the method of wavelength and intensity modulations for displacement and temperature measurements, respectively, to which the sensitivities are 0.01392 nm/μm, 0.0214 dBm/μm, 0.09136 nm/°C, and 0.15795 dBm/°C. Experimental results show that displacement and temperature can be measured simultaneously by demodulating the reflected spectrum.
060.0060 Fiber optics and optical communications 060.2310 Fiber optics 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2015, 13(5): 050603
1 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
2 陕西科技大学理学院, 陕西 西安 710021
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
浑浊介质引起的多光散射会扭曲光波传播，使图像变得模糊。浑浊透镜成像（TLI）则可以重建这种被扭曲的图像。在该方法中，需要提取输光场的复电场（复振幅）信息，以计算浑浊介质的传输矩阵。但是CCD记录的是图像的强度信息，丢失了扭曲光场的相位信息。由于物光经过浑浊介质后变成了强度剧烈变化的散斑图像，直接进行相位解调会产生较大误差。为了消除散斑强度变化的影响，分别记录扭曲光场图像、参考光图像、干涉条纹图像和背景光图像。根据对应关系换算出干涉余弦因子，对余弦因子应用希尔伯特变换进行相位解调就可以比较准确地计算出散斑的相位。通过上述方法成功地计算出扭曲图像的复电场及浑浊介质的传输矩阵。由于对振幅的测量采用直接方法，因而对于散斑干涉条纹来说，该方法的计算结果更加准确。
成像系统 相位解调 希尔伯特变换 浑浊介质成像 光学学报
2015, 35(s1): s111005
提出一种具有温度自校准功能的光纤折射率(RI)传感器, 传感头结构由2段很短的多模光纤(MMF)之间夹熔一段对折射率不敏感的光纤布拉格光栅(FBG)构成, 传感头总长度为14 mm, FBG可以为折射率测量提供良好的温度校准功能。实验结果证明, 该传感器的折射率灵敏度为126 nm。其干涉光谱共振波长的温度灵敏度为35.09 pm/℃, 用于温度校准的FBG的温度灵敏度为11.14 pm/℃。相比于普通的折射率传感器, 这种具有温度自校准功能的折射率传感器具有良好的实用前景。
光纤传感器 折射率 多模光纤 布拉格光栅 optical fiber sensor refractive index multimode fiber fiber Bragg grating
提出并实验验证了一种基于马赫泽德干涉仪(MZI)的高灵敏度光纤折射率(RI)传感器。传感头由一段单模光纤(SMF)夹熔在两段较短的细芯光纤(TCF)中组成TCF-SMF-TCF结构，其总长度为9 mm。由于光纤纤芯失配导致的纤芯模和包层模发生干涉，干涉谱对传感头外部折射率的响应极其敏感。使用该传感器检测具有不同折射率的甘油水溶液，实验结果显示：传感器干涉谱的共振波长随环境折射率的增大向长波方向漂移，其折射率灵敏度在1.33 RIU～1.38 RIU范围内约为159 nm/RIU。该传感器具有结构简单、易于制造、成本较低、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点，在生物化学与环境监测等领域具有较大的应用潜力。
光纤传感器 折射率 马赫泽德干涉仪 optical fiber sensor refractive index Mach-Zehnder interferometer
1 西北大学 物理学系 国家级光电技术与功能材料及应用国际科技合作基地，西安 710069
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
介绍了GiresTournois镜的基本结构，运用薄膜光学理论计算了GiresTournois镜的色散，分析了各个组成部分对GiresTournois镜性能的影响.结果表明：高反射膜堆的选择影响GiresTournois镜的反射率性能，高反射膜堆的周期数取值在20~30之间能得到较理想的GiresTournois镜设计性能；GiresTournois腔的厚度影响GiresTournois镜的色散性能，GiresTournois腔的光学厚度通常选择为四分之一中心波长的2或4倍，部分反射膜堆的结构影响GiresTournois镜的色散性能，部分反射膜堆的周期数应小于5.
GiresTournois镜 光学薄膜 色散补偿 超短脉冲系统 GiresTournois mirror Optical film Dispersion compensation Ultrashort laser
研究了不同尺寸SiO2胶体微球形成纳米结构薄膜的光学传输特性和光子带隙。通过在玻璃基底上自组装透光的SiO2胶体微球形成胶体晶体薄膜, 依据布拉格定律，分析微球尺寸对胶体晶体光子带隙的影响。为实现可见光波段的全方位减反射，提出通过改变胶体粒径将胶体晶体带隙位置移动至紫外波段，理论计算得出当粒径为112 nm，占空比为0.45时能实现可见光波段0.5%的平均反射率。实验结果表明，玻璃基底在400~800 nm间的平均反射率从4.3%降低至0.7%，最小反射率达0.3%。通过控制微球粒径移动光子带隙位置，优化晶体结构参数实现了可见光波段的减反射，有效提高了光学组件对可见光的利用率。
薄膜 减反膜 SiO2胶体晶体 自组装 亚波长纳米结构 光学学报
2012, 32(12): 1216001
基于多模干涉效应的单模多模单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度，而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足，提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器，由单模光纤色散补偿光纤单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成，长度不超过100 mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试，实验结果显示在测量折射率为1.33~1.39的折射率液时，特征波长与折射率呈线性关系，灵敏度为232.8 nm，级联的FBG具有良好的温度校准功能。
光纤光学 光纤传感器 折射率传感器 色散补偿光纤
1 西北大学物理系,陕西 西安 710069
2 西北大学信息科学与技术学院,陕西 西安 710069
用微扰法从理论上计算了外加交变电场的光折变晶体中屏蔽明孤子的自偏转特性，在 外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致的情况下，晶体中形成屏蔽明孤子，其自偏转方向偏向晶轴反方向， 并且孤子中心的偏转轨迹为一抛物线，当传播距离为一定值时，其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比， 当孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时，光孤子的偏转距离最大。伴随自偏转的同时，光孤子中心的空间频率随着传播距离由低频向高频线性移动， 导致光孤子的横截面振幅分布发生了变化，偏转方向的曲线斜率变大，反方向的曲线变得平坦。
非线性光学 自偏转 微扰法 屏蔽明孤子 交变电场 nonlinear optics self-deflection perturbation method screening bright soliton alternating electric field
