1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，光电测控技术研究所，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528400
太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）是检测物质组成和变化的先进科学装置，可以准确定位和分析物质的微小变化，对物理学、化学、生物学等多个学科的发展产生了深远影响。光纤式THz-TDS在光路传播时具有能量传输损失少、结构紧凑等优点。在光纤式THz-TDS的基础上，将双透镜和旋转延迟线结合，通过研究分析耦合效率理论和双透镜传输特性，利用光学软件ZEMAX设计了一款双透镜准直耦合收发一体共光路系统。为了得到更高的单模光纤耦合效率，研究分析了激光与光纤的耦合原理及耦合误差，并且绘制了耦合失配时的效率曲线。研究结果表明：高斯传播单模光纤的耦合效率达到了76.27%，可以满足稳定辐射太赫兹信号的要求，同时，光纤耦合效率的提高对于增大THz-TDS的太赫兹脉冲信号带宽具有一定帮助。
光纤光学 光纤耦合 收发一体 太赫兹时域光谱系统 单模光纤
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
基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05 μm波段全光纤主振荡功率放大器（MOPA）。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子，利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比，基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型，理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系；实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出，主放大级斜效率为52.6%。
激光器 掺铥光纤激光器 2 μm激光 单模光纤激光器 速率方程
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
随着应变、温度、振动等分布式光纤传感技术的不断深入发展和产品化程度的不断推进，人们越发意识到分布式横向压力光纤传感的重要性，尤其是准分布式光纤光栅等压力传感器在某些重要应用领域的不足越发凸显，对分布式横向压力光纤传感的研究更加迫在眉睫。与其他参量的分布式光纤传感技术相比，分布式横向压力光纤传感基础技术不足、存在机理瓶颈，参量转换的间接测量方法存在复杂度高、准确性差、难以实用化等显著问题。本文在综述前人所开展的分布式压力光纤传感技术原理和存在问题的基础上，重点讨论近些年本课题组在基于偏振分析的分布式横向压力光纤传感方面率先开展的工作和取得的研究成果，主要集中在基于保偏光纤偏振串扰分析和单模光纤分布式全Mueller矩阵偏振分析的分布式横向压力光纤传感涉及的测量与解调系统、传感介质、系统性能及典型应用等方面，也对分布式横向压力光纤传感未来的发展方向与前景进行了展望。
分布式光纤传感 横向压力 偏振分析 保偏光纤 单模光纤
1 广东工业大学 机电工程学院，广州 510006
2 广东工业大学 精密微电子制造技术重点实验室，广州 510006
为了研究自相似脉冲在Mach-Zehnder干涉仪的压缩特性，采用非线性薛定谔方程对自相似脉冲的演化和压缩进行了模拟，分析了基于级联单模光纤的Mach-Zehnder干涉仪的光纤参数对脉冲压缩的影响。结果表明，在不考虑高阶色散的情况下，当上臂的两种单模光纤长度分别为8.16 m和2.16 m、下臂的单模光纤长度为8.16 m时，获得半峰全宽为27.85 fs、峰值功率为1860.59 W、基座能量比例为10.241%的最佳压缩脉冲; 考虑高阶色散时，脉冲在单模光纤中传输呈现出峰值功率增大、基座增大的现象，且脉冲右移不利于输出基座较小的压缩脉冲; 当3阶色散系数小于0.001 ps3/km时，利用Mach-Zehnder干涉仪来压缩能获得质量较好的飞秒脉冲。该研究结果对于自相似脉冲的压缩研究具有一定的参考价值。
光纤光学 Mach-Zehnder干涉仪 自相似脉冲 超短脉冲 基座能量比例 单模光纤 fiber optics Mach-Zehnder interferometer self-similar pulse ultrashort pulse pedestal energy ratio single-mode fiber
红外与激光工程
2023, 52(9): 20220897
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
本文提出了一种基于表面等离子体共振（SPR）效应的温湿度传感器，利用包层腐蚀将纤芯光耦合进包层，并在光纤外侧涂覆二甲基硅氧烷（PDMS）和聚乙烯醇（PVA），以实现环境温度和相对湿度双参量测量。实验结果表明：所提出的传感器具有良好的温湿度响应特性，在20~70 ℃温度范围内的平均灵敏度达到-2.01 nm/℃，在30%~78%相对湿度范围内的平均灵敏度达到-4.36 nm/%。该传感器具有灵敏度高、稳定性好、交叉敏感性低等优点，可以广泛应用于温湿度传感领域。
传感器 光纤传感 单模光纤 表面等离子体共振 温湿度传感 中国激光
2023, 50(14): 1410001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130031
2 中国科学院大学，北京 100049
在空间激光通信实际应用过程中，受到对准误差的影响，单模光纤耦合效率低，需要对其进行精确校正。在理想条件下，首先分析不存在对准误差及其他影响因素时平面波-单模光纤耦合效率及高斯光-单模光纤耦合效率模型，然后分别研究了光纤横向偏移和纵向偏移两种对准误差对单模光纤耦合效率的影响。在此基础上，提出了一种基于多平面光转换（MPLC）技术提高单模光纤耦合效率的方法，数值仿真了使用MPLC将平面波转化为高斯光前后及校正对准误差前后耦合效率的变化情况。仿真结果表明：使用MPLC将平面波转换为与高斯光高度相似的光束后，耦合效率会比平面波直接耦合进入单模光纤提高18.54%；使用MPLC分别校正横向偏移和纵向偏移后，耦合效率均提升至99%以上。该方法突破了空间光与单模光模式不匹配的限制，可以有效校正对准偏移误差，对于提高空间光到单模光纤的耦合效率具有一定的理论意义。
光通信 单模光纤耦合效率 对准误差 多平面光转换 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906008
1 中国信息通信科技集团有限公司 光纤通信技术和网络国家重点实验室，武汉 430074
2 中国信息通信科技集团有限公司 国家信息光电子创新中心，武汉 430074
3 鹏城实验室，广东 深圳 518000
基于多波段的光传输系统被认为是有效提升光通信传输容量的方法之一，在C和L波段的基础上，利用其他波段进行传输可以充分挖掘现有光纤网络的传输潜力，解决大容量通信网络的瓶颈问题，其关键技术及系统的实现有利于推动相关技术的产业化进程，具有广阔的经济效益。文章对当前全波段光传输技术的研究现状进行了分析和探讨，重点对S、C和L波段的性能差异进行了实验分析研究，采用C和L波段常规器件，使用偏振复用16进制正交幅度调制（PDM-16QAM）格式完成了波长范围覆盖S、C和L，容量可达到122.4 Tbit/s的40 km光传输系统实验。验证了G.652.D光纤的多波段传输能力，为进一步研究多波段光传输技术提供了实验基础。
全波段 单模光纤 光纤通信 all-band single mode fiber optical fiber communication
激光焊接是新能源电池制造的关键技术。采用976 nm 半导体激光泵浦技术，在保证泵浦光充分吸收和激光器光光转换效率的同时，缩短增益光纤长度，提高激光器受激拉曼散射阈值，采用独特的增益光纤盘绕技术抑制模式不稳定，提高输出光束质量，实现了2.25 kW纯单模（M2≤1.1）激光功率输出，拉曼抑制比达到-38 dB，能量传输光纤（芯径为14 μm， 数值孔径为0.07）长度达到7 m。输出激光亮度高、光斑直径小、功率密度高，有效降低了焊接中的热效应，避免了焊缝缺陷和飞溅。
激光器 单模光纤激光器 细芯径 焊接性能 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2136002
