1 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
2 广东国志激光技术有限公司，广东 东莞 523835
3 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
4 数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074
基于非等温流模型对光纤拉锥过程进行了有限元建模，实现了多种复杂工况下的光纤拉锥轮廓的计算，将计算结果与拉锥实验结果进行了对比，尺寸误差在6 μm以内。建立了反向传播（BP）神经网络，并利用非等温流模拟结果构建训练集进行训练，实现了对光纤拉锥最终尺寸的快速预测，预测结果与仿真结果差别最大为1.7 μm。
光纤光学 光纤拉锥 非等温流 神经网络 数值模拟 中国激光
2023, 50(11): 1101015
湖北师范大学 物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
该文介绍了一种基于马赫-则德尔干涉仪(MZI）与二甲基硅油(DSO)相结合的高灵敏度光纤温度传感器。传感器由MZI及填充在其表面的DSO组成。MZI由单模光纤-锥形无芯光纤-单模光纤构成。填充DSO后，MZI的谐振峰向右有小的漂移。通过跟踪MZI谐振峰波长随温度的变化，对环境温度进行测量。经测试，传感器的温度灵敏度为-97.7 pm/℃，而未填充DSO的MZI温度灵敏度为-50.1 pm/℃，传感器灵敏度提高了约1.95倍。该传感器具有结构制作简单，造价低及灵敏度高等优点，具有一定的应用前景。
光纤温度传感器 马赫-则德尔干涉仪(MZI） 二甲基硅油(DSO) 无芯光纤 光纤拉锥 fiber optic temperature sensor Mach-Zehnder interferometer (MZI) dimethyl silicone oil (DSO) no-core fiber fiber tapering
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communication, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
We have demonstrated the highly efficient excitation of the linearly polarized mode (LP01) in ring-core fibers (RCFs) by tapering the spliced point between the RCF and the standard single-mode fiber (SMF) to optimize all-fiber orbital angular momentum (OAM) generation. The tapering technique has been investigated theoretically and experimentally. Before tapering, only 50% of light can be coupled from SMFs to RCFs. The modal interference spectrum with an extinction ratio (ER) of ～9 dB is observed, showing that higher-order modes are excited in RCF. By tapering the spliced point, 90% of light is coupled, and the ER is minimized to be ～2 dB, indicating that the higher-order modes are effectively suppressed by tapering. Such tapered spliced points of RCF–SMF are further applied for all-fiber OAM generation. The efficiencies of OAM+1 and OAM?1 generation are found to be enhanced by approximately 11.66% and 12.41%, respectively, showing that the tapered spliced point of the RCF–SMF is a feasible way to optimize OAM generation.
ring-core fiber single-mode fiber all-fiber orbital angular momentum generation tapering technology Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 020602
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学行知学院, 浙江 金华 321004
为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5 mm、腰椎直径为75 μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe =^79.578 A·m -1)磁场范围内,灵敏度达95 pm/Oe,线性拟合度为98.31%。
光纤光学 光子晶体 磁流体 光纤冷却拉锥 磁场传感 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010602
1 Key Laboratory of Optoelectronic Information and Sensing Technologies of Guangdong Higher Education Institutes,Jinan University, Guangzhou 510632, China
2 Department of Optoelectronic Engineering, Jinan University,Guangzhou 510632, China
3 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Jinan University, Guangzhou 510632, China
1 光电信息与传感技术广东省普通高校重点实验室(暨南大学)，广州 510632
2 暨南大学光电工程系，广州 510632
3 广东省光纤传感与通信技术重点实验室(暨南大学)，广州 510632
本文使用火焰熔融拉锥的方法，通过控制火焰的高度及拉锥速度，成功制备了具有微拱型渐变区的新型微纳光纤器件。理论计算表明，微拱型渐变区有利于激发出强度相当的高阶微纳光纤传输模式，从而增加了传输光谱中由模间干涉导致的透射谷的深度。实验表明，该新型微纳光纤器件透射谷深度达到18 dB，当轴向应变量增加时，透射谷向短波长方向移动，轴向应变灵敏度为-13.1 pm/με，比光纤光栅应变传感器提高一个数量级，是传统直线型微纳光纤灵敏度的3倍，线性度为99.15%。这种具有微拱型渐变区的微纳光纤器件具有灵敏度高、机械性能好以及便于与现有光纤系统集成等优点。并且结构简单，易于制备，可广泛应用于各种物理、化学和生物传感和探测领域。
火焰熔融拉锥 光纤应变传感器 模间干涉 Rsoft仿真 flame melting tapering optical fiber strain sensor mode-mode interference Rsoft simulation
1 燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北秦皇岛 066004
用“快速低温”法，在保持包层空气填充率不变的情况下，对实验室自制的微结构光纤进行了拉锥，得到了锥长分别为 8 mm、10 mm的锥形光纤。利用多极法模拟可知，拉锥前光纤在 1 129 nm具有单个零色散点，拉锥后光纤锥腰处出现双零色散点，对于 8 mm、10 mm锥长，其零色散点分别为 806 nm /2 456 nm和 637 nm /1 164 nm。8 mm锥微结构光纤在中心波长 800 nm、平均功率 0.45 W的超短脉冲作用下，产生了 378 nm～1 632 nm、 1777 nm～2 450 nm平坦度为 20 dB的超连续谱；当功率为 0.50 W时，10 mm锥微结构光纤位于 1 164 nm的零色散点限制了拉曼孤子及超连续谱的红移，但在 395 nm～475 nm形成谱宽为 80 nm峰，频率上转换效率达到 70.5%。
微结构光纤 拉锥 超连续谱 双零色散点 microsructure fiber tapering supercontinuum two zero dispersion wavelengths
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214000
2 天津大学 精密仪器与光电工程学院, 天津 300129
3 苏州光环科技有限公司, 江苏 苏州 215000
基于熔锥型光纤耦合器在拉锥过程中光纤锥形的渐变特性和光纤之间熔融度的变化特点, 构建了光纤耦合器在拉制过程中波导结构的变化模型.利用光束传播法对耦合器的拉制过程进行数值模拟, 得到耦合器输出光功率随拉伸长度的变化规律以及耦合器的能量分布图.理论模拟和实验结果表明, 光纤间熔融度与制作耦合器时的氢气流量及拉伸速度有关, 氢气流量大, 拉伸速度小, 熔融度就大；光纤之间的耦合作用与拉伸长度及熔融度有关, 拉伸长度增加或熔融度增大, 都会使光纤间的耦合更加显著；拉伸长度不大时, 锥形区的耦合可以忽略；随着拉伸长度的增加, 光纤变细, 耦合作用逐渐增强, 锥形区的耦合现象越明显, 同时光场也逐渐由纤芯向外发散, 产生附加损耗.
波导器件 波导结构 光束传播法 数值模拟 耦合器 拉伸过程 熔融度 光纤耦合 分光比 光场分布 Guide wave device Waveguide structure Beam propagation method Numerical simulation Couplers Tapering process Degree of fusion Optical fiber coupling Coupling ratio Optical field distribution
中国科学院 高能物理研究所, 粒子加速物理与技术重点实验室, 北京 100049
基于超导直线加速器的X射线自由电子激光(XFEL)是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro-XFEL及LCLS-II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7 GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案, 给出主要设计参数, 并讨论实现100~1000 GW量级峰值输出功率的技术路线, 包括提高峰值流强、采用波荡器磁场渐变技术等。
超导直线加速器 自由电子激光 硬X射线 峰值流强 波荡器磁场渐变技术 superconducting linac free electron laser hard X-ray peak current tapering technology 强激光与粒子束
2015, 27(5): 055101
