强激光与粒子束
2023, 35(12): 121002
1 长春大学理学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院，吉林 长春 130013
高非线性光子晶体光纤具有小纤芯、大折射率对比度的特点，采用Bi-Ge-Ga多组分激光玻璃材料作为纤芯材料设计了特殊结构的高非线性光子晶体光纤。运用全矢量有限元法结合完美边界条件，得出该光子晶体光纤在波长为1.55 μm、1.80 μm处的双折射系数分别为2.89×10-2与3.28×10-2。色散曲线表明，结构参数M=d/Λ分别为0.5和0.6的光子晶体光纤，当内包层椭圆空气孔椭圆率为0.6时有两个零色散点，呈现了负色散特性。在1.55 μm处，X偏振的限制损耗在3.8784×10-5~4.5739×10-5 dB?km-1之间，Y偏振的限制损耗在3.5203×10-5~4.2147×10-5 dB?km-1之间，为光通信、微结构光纤传感器等非线性光纤研究领域的研究提供了参考借鉴。
光纤光学 光子晶体光纤 高非线性 色散 双折射 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306003
1 长春大学 理学院，长春 130000
2 长春理工大学 材料科学与工程学院，长春 130000
非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质，对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料，设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤，纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示，结构参数为M=0.5，0.6时，在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10−2和1.33×10−2；在近红外波段短波区，矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm−1·km−1之间及−18～32 ps·nm−1·km−1之间。色散斜率较低，曲线具有零色散点，展现了良好的连续谱调控能力；在1.00～1.90 μm波段内，当M=0.5，0.6时，光纤限制损耗稳定在10−7～10−9 dB·km−1之间；在1.55 μm处，限制损耗测量值分别为2.32×10−7和1.62×10−8 dB·km−1。
矩形晶格 铋锗镓激光玻璃 双折射 色散特性 限制损耗 rectangular lattice Bi-Ge-Ga laser glass double refraction chromatic dispersion limit loss 强激光与粒子束
2021, 33(10): 101002
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林长春130022
2 长春工业大学计算机科学与工程学院, 吉林长春130012
3 北京理工大学机电学院, 北京100081
4 吉林农业大学信息技术学院, 吉林长春130118
为了实现高精度的远距离双目CCD被动测距，提出改进的互相关匹配算法与三次曲面拟合算法，对双目CCD拍摄的两幅图像进行亚像素级匹配。介绍了双目测距系统的测距原理;进行测距图像的匹配操作，提出基于模板的灰度互相关算法，根据互相关运算的结果，提出亚像素级匹配算法，即采用三次曲面拟合方法，拟合出相关峰的亚像素级坐标；对测距实验结果进行误差分析，并修正系统误差的计算公式。实验表明，3km 以内的目标实际测量精度优于0.5%，满足高精度双目测距的精度要求。
测量 图像匹配 双目测距 曲面拟合 亚像素级匹配 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091002
1 长春理工大学 材料工程学院, 吉林 长春130022
2 长春大学 理学院, 吉林 长春130022
制备了掺镱多组分硅酸盐光子晶体光纤纤芯材料。其折射率为1.586, 有效荧光半高宽为85.3 nm, 荧光寿命为1.30 ms。分析了光纤结构参数对光子晶体光纤的归一化频率(单模截止条件)、数值孔径、有效模面积、非线性效应和限制损耗等参数的影响。设计了以该材料为纤芯, 内包层为八边形、五层空气孔的新型结构光子晶体光纤。用有限元法对该光子晶体光纤性能进行了数值模拟。结果表明, 该光纤有效模场面积为1 150 μm2; 当空气孔直径为21.6 μm、孔间距为60 μm时, 内包层数值孔径达到0.45。
纤芯材料 结构参数 有效模场 数值孔径 fiber core material structural parameter effective mode numerical aperture
1 长春理工大学 材料科学与工程学院, 吉林 长春 130022
2 山西长城微光器材股份有限公司, 山西 太原 030032
3 长春大学 理学院, 吉林 长春 130022
研究了Yb3+/Er3+共掺60P2O5-15BaO-10Al2O3-5ZnO-10R2O(R=Na, K)以P2O5为主体的磷基有源光纤材料的光谱性质, 以及不同Yb3+/Er3+掺杂浓度对光谱性质的影响规律。当Er3+浓度为9.100×1019 /cm3、Yb3+的掺杂浓度为5.407×1020 /cm3、Yb3+/Er3+浓度比为6∶1时, 玻璃样品在1 531 nm处的受激发射截面最大, 为6.17×10-21 cm2。同时, 其荧光寿命为9.73 ms, 荧光半高宽为53.16 nm, 发射截面与半高宽的乘积为3.28×10-32 m3, 综合性能最佳。
有源光纤 磷酸盐玻璃 稀土离子 光谱性能 active fiber phosphorus glass rare earth ion spectroscopic properties
1 长春理工大学 材料科学与工程学院, 吉林 长春130022
2 长春大学 理学院, 吉林 长春130022
设计了一种新型的铒、镱共掺高增益光纤材料, 分析了各种组分对氟磷酸盐体系发光性能的影响, 制备出热稳定性和机械性能较好(ΔT=141 ℃)、无析晶、透过率较高的光纤材料。光谱测试结果表明:所制备的光纤芯材料具有较高的吸收截面(2.075 pm2)、较高的发射截面(1.11 pm2)、较长的荧光寿命(7.30 ms)和高的增益品质系数(74.099×103 pm3), 是优良的高增益、宽带宽的光纤放大器增益材料。
高增益 氟磷酸盐 铒、镱共掺 high gain fluoride phosphate erbium-ytterbium co-doped
大数值孔径多组分玻璃柔性光纤在医用光纤内窥镜中具有广阔的应用前景。采用La2O3-Nb2O5-SiO2-B2O3-RO玻璃系统作纤芯, 用自制相匹配的低折射率玻璃材料作包层拉制的柔性光纤的数值孔径为0.8725, 光的接受角为122°, 扩大了医用光纤内窥镜的观察范围, 满足了医疗仪器观察诊断的特殊需要。给出了La2O3-Nb2O5-SiO2-B2O3-RO玻璃系统的基本组成范围, 讨论了制作大数值孔径光纤对材料性能的要求, 分析了影响光纤性能的一些因素, 并给出了最新的研究结果。
大数值孔径 多组分玻璃 柔性光纤 large numerical aperture multi-component glass flexible fiber
1 长春理工大学 材料科学与工程学院，长春 130022
2 长春大学 理学院，长春 130022
为使光纤传像束具有良好的传光、传像性能，需要对原始材料的匹配性进行优化设计.本文引入PbO等阳离子半径大的材料作纤芯，用低折射率SiO2和B2O3材料作包层，选择BaO等酸溶速率高的材料作为酸溶层，研究了纤芯、包层和酸溶层玻璃材料之间物化性能和光学性能的匹配性.通过差热分析和光谱透过率等多种实验手段，对这三种玻璃材料的光学和热学性能进行了测试和分析，优化设计出了酸溶法光纤传像束所需要的原料配方.结果表明：在纤芯、包层和酸溶玻璃材料中分别引入质量分数为45%PbO、60% SiO2和40%(B2O3 +BaO)以上时，酸溶法光纤传像束材料的匹配性最佳，该研究和设计对高质量光纤传像束的制备和应用具有重要意义.
光纤传像束 酸溶法 匹配性 性能分析 Fiber image bundle Acid-leaching technique Matching Performance analyzing
1 长春理工大学材料科学与工程学院， 吉林 长春 130022
2 长春大学理学院， 吉林 长春 130022
引入La2O3等阳离子半径大的材料作纤芯，用低折射率材料作包层，开展了物化性能相匹配的高光学质量纤芯和包层玻璃的制备。采用棒管法拉丝工艺开展了光纤传像束单丝的拉制实验，并对所拉制的双包层光纤进行了测试。实验得到了单根光纤直径为30 μm，透过率为48%/m，芯包同心度误差0.01%，数值孔径为0.82的传像光纤。实验结果表明，该材料的光接收角达到了110°，光纤的集光能力显著提升。
光纤光学 传像光纤材料 数值孔径 透过率 激光与光电子学进展
2010, 47(12): 120605
