1 桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林 541004
2 西安电子科技大学 机电工程学院, 西安 710071
3 广西师范大学 物理科学与技术学院, 广西 桂林 541004
4 广西信息材料重点实验室, 广西 桂林 541004
针对层压工艺下，埋入挠性光电基板的光纤，其应力、位移的变化，会影响光路的耦合效率，改变光纤有效折射率，导致传输性能发生变化的问题，采用有限元分析软件，对光纤埋入不同槽型的挠性光电基板进行了力学、传热和电磁场耦合分析.分析结果表明：光纤埋入梯形槽挠性基板的应力最大，达到68.336 7 MPa.埋入梯形槽的光纤位移量最大，其值为1.430 4 μm.随着槽宽增加，光纤最大等效应力从52.667 MPa增加至71.907 MPa；随着槽间距增加，光纤最大应力从51.589 MPa增加至53.567 MPa；随着槽深增加，光纤最大应力从52.667 MPa减小至47.793 8 MPa，然后增加到67.349 6 MPa.随着温度和压力的增加，单模光纤在X方向的有效折射率从1.446 249 977增加至1.446 259 084；Y方向的有效折射率从1.446 326 398增加至1.446 393 041.光纤有效折射率差会随着温度的增加而增大，随着压力的增加而减小.光纤有效折射率增加，限制光的能力增加，能够有效地减小光纤弯曲损耗.本文分析结果对挠性光电基板光纤埋入结构设计和层压工艺具有一定的参考价值和指导意义.
光纤埋入结构 层压工艺 有限元分析 单模光纤 最大应力 等效折射率 Optical embedded structure Lamination process Finite element method Single mode fiber Maximum stress Effective refractive index
桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004
建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型，对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析，分别计算其弯曲损耗，有效模场面积和连接损耗；选取芯层到下陷层距离b，下陷层宽度c，下陷层深度Δt，空气孔孔径r为设计变量，以弯曲损耗和连接损耗最小为目标，利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明：优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 8×10-4 dB/m；有效模场面积从94.741 μm2减小到82.37 μm2；连接损耗由0.174 3 dB减小到5.805×10-4 dB。与标准单模光纤对比发现，新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下，有效模场面积从209.21 μm2减小到82.3 μm2，连接损耗从7.535 8 dB减小到5.805×10-4 dB，大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下，也能保证系统的传输质量。
光纤光学 光纤弯曲性能 灰度关联分析法 弯曲损耗 连接损耗 optical fiber optics fiber bending performance gray relational analysis method bending loss splice loss 红外与激光工程
2019, 48(9): 0918006
1 桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林 541004
2 广西制造系统与先进制造技术重点实验室, 广西 桂林 541004
为了提高埋入光纤挠性基板光电互联系统中激光束与光纤之间的耦合效率, 设计了一种可分离式的高效光电耦合模块。对耦合模块的结构尺寸进行了设计, 并运用Matlab软件分析了激光束经过45°全反射镜时的能流变化情况; 针对芯径为62.5 μm、数值孔径为0.25的多模光纤, 利用Zemax软件仿真模拟光纤耦合系统, 并用正交下降法优化耦合系统结构, 将单路波长为1 310 nm、输出功率为1 W的垂直腔面激光束耦合进光纤。分析结果表明, 耦合效率与轴向偏差、角向偏差成中心对称分布, 当制造误差最大时, 耦合效率达到79.37%, 耦合损耗为1.00 dB。该光电耦合模块具有较高的定位误差, 最高耦合效率可达85.35%, 最低耦合损耗为0.69 dB。
光电互联 光纤耦合 正交下降法 误差分析 optoelectronic interconnection optical fiber coupling Zemax Zemax vertical cavity surface emitting laser deviation analysis
昆明理工大学 信息工程与自动化院, 云南 昆明 650504
土石坝在使用过程中由于受荷载的长期效应、材料老化和环境侵蚀等自然因素的影响, 大坝会受到损伤。为了有效地监测土石坝的健康状况和对其发生的结构损伤进行识别以及进一步对土石坝寿命进行预测, 建立完善的土石坝结构监测系统是十分必要的。依据物联网分层思想, 采用全光纤传输技术, 通过以FBG传感器作为检测单元实现对土石坝裂缝、渗压等重要数据的采集、监测和处理, 开发了基于光纤光栅传感网的土石坝监测系统。实际应用表明, 该系统可实时呈现土石坝运行状况的关键参数信息, 为工程除险加固和对大坝整体使用情况的了解起到了辅助作用。
传感网 土石坝 裂缝 渗压 光纤光栅传感器 sensor network earth-rock dam crack seepage fiber Bragg grating sensor
