肖虎 1,2潘志勇 1,2陈子伦 1,2马鹏飞 1,2[ ... ]陈金宝 1,2,*
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,长沙 410073
锥形光纤能够有效兼顾非线性效应抑制和模式控制,具备实现高功率、高光束质量光纤激光的潜力。近期国防科技大学研制了锥形掺镱光纤,采用1018 nm光纤激光后向级联泵浦实现了20.2 kW 激光输出,光束质量β因子平均值优于2,拉曼抑制比为33 dB。研究结果展示了锥形光纤在实现万瓦级高光束质量激光方面的优势。
光纤激光器 级联泵浦 锥形光纤 光束质量 fiber laser tandem pump tapered fiber beam quality 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 011001
秦琰琰 1,2黄瑞冬 1,2刘孝兵 1钱诚 1,3[ ... ]毛庆和 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院,安徽 合肥 230039
研究了批量制备的锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针的定量检测性能。在统一的制备条件下,基于静电吸附自组装方法批量制备的同一批次锥形光纤探针具有良好的互换性。基于相同检测条件,在同一福美双样品浓度下测得SERS光谱幅度的相对标准偏差(RSD)可达8%以下。不同批次的光纤探针存在互换性退化问题,难以满足实际定量检测应用对光纤探针数目的要求。为了解决该问题,提出并演示了一种将不同批次光纤探针的光谱数据同化至同批次光纤探针测量结果的同化方法。通过对同化后的大样本光谱数据进行统计平均和数据拟合,获得了福美双样品在2×10-8~10-6 mol/L浓度范围内的SERS定量关系曲线,福美双加标样品的测试回收率可达90%~110%。该研究结果对于实际SERS定量检测具有参考意义。
光纤光学 表面增强拉曼散射 锥形光纤探针 批量制备 定量检测 静电吸附自组装法 福美双 
中国激光
2024, 51(5): 0513002
谭滔 1田野 1,2张建中 1,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学烟台研究院先进光纤传感技术研发中心,山东 烟台 264006
基于光纤后向散射的光纤传感技术具有全分布、长距离等特点,在诸多领域受到广泛关注,被认为是一种变革性技术。散射光随着传输距离增加逐渐减弱,信噪比降低导致感知性能下降,成为限制其在长距离应用的主要因素。通过光纤掺杂、写入弱光栅等方式增加光纤散射强度可以有效缓解该问题。然而对于数千米的超长距应用,散射增加意味光纤损耗的增强,通过增加散射来提升信噪比的方法失效。本课题组提出一种增加光纤后向散射强度但不增加光纤本征损耗的散射收集能力增强光纤。本文分别从增强光纤散射能力和增强后向收集能力两个方向总结了散射增强光纤的几种方法,论述了各种方法的优缺点,并进行了简要展望。
光纤光学 分布式传感 散射增强光纤 辐照光纤 微结构光纤 掺杂光纤 超长锥形光纤 
光学学报
2024, 44(1): 0106010
作者单位
摘要
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
为了提高金属纳米粒子在光纤表面的富集密度,同时提高光纤表面增强拉曼散射(SERS)复合结构拉曼增强特性的稳定性,提出一种双金属(金和银)锥形光纤SERS探针结构。首先,采用化学还原法制备出形貌均一的金银纳米粒子;然后,采用光诱导的方法实现双金属在锥形光纤上的富集。制备的光纤SERS探针表现出良好的实验效果:对罗丹明6G(R6G)检测到的最低浓度低至10-10 mol/L;增强因子为2.07×108;相较于单金属银光纤SERS探针,双金属样品的稳定性提高了7倍(96 h后)。
散射 拉曼散射 双金属 锥形光纤 光诱导 
光学学报
2023, 43(21): 2106003
林健 1刘雨潇 1符强 3李军 1[ ... ]陈伟伟 1,*
作者单位
摘要
1 宁波大学 信息科学与工程学院,宁波 315211
2 温州大学 电气与电子工程学院,温州 325035
3 宁波大学 科学技术学院,宁波 315300
提出了一种基于锥形渐变耦合结构的可扩展多模弯曲波导。该器件利用模式等效折射率匹配原理,通过对称的锥形渐变耦合结构,实现高阶模式与基模的相互转化,完成多模弯曲传输功能。同时,结合时域有限差分方法和粒子群优化算法,优化锥形渐变耦合结构区域,提升器件性能。实验测试结果表明,在1 520~1 600 nm的波长范围内,当输入模式分别为TE0、TE1、TE2、TE3和TE4时,该器件的插入损耗分别小于1.71 dB、3.04 dB、2.90 dB、3.16 dB和4.00 dB,对应的串扰分别小于-10.60 dB、-11.35 dB、-10.92 dB、-10.35 dB和-11.45 dB。
集成光学 多模弯曲波导 粒子群算法 锥形耦合器 有限时域差分法 Integrated optics Multimode waveguide bend Particle swarm optimization algorithm Tapered coupler Finite difference time domain method 
光子学报
2023, 52(7): 0713001
作者单位
摘要
1 中国科学院国家空间科学中心 微波遥感技术重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
3 南京电子器件研究所,江苏 南京 210016
基于混合集成的方式,采用对称锥形渐变线匹配结构设计了335 GHz非平衡式三倍频器。在保证单模传输的条件下,该匹配结构不仅能够固定二极管位置,而且可以增大匹配效果,解决了高频段倍频器3 dB带宽较窄的问题。实测结果表明,该倍频器在330~356 GHz频率范围内输出功率均大于5 mW。驱动功率为220 mW时,有最高输出功率11.2 mW,由它作为核心器件组成的固态太赫兹本振源,能够驱动超外差接收机中670 GHz二次谐波混频器。
本振源 对称锥形渐变线 太赫兹 非平衡式三倍频器 local oscillator symmetrical tapered gradient line terahertz unbalanced tripler 
红外与毫米波学报
2023, 42(2): 229
作者单位
摘要
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
回音壁模式晶体腔凭借其高品质因数和小模式体积, 在光学滤波、非线性转换、光学传感等研究领域都具有重要的应用前景, 然而裸露光学微腔的谐振特性极易受外界环境干扰的影响, 针对基于氟化镁晶体回音壁模式微腔的光纤耦合封装技术进行了研究。通过氢氧焰熔融拉锥的方式制备了锥形光纤, 其锥腰直径约为2 μm。搭建了回音壁微腔与锥形光纤耦合测试实验平台, 优化后的锥形光纤耦合系统使回音壁模式晶体腔在一定波长范围内工作在少模状态, 品质因数达到5.15×107。此外, 完成了具有精准温控的耦合器件封装, 提升了锥形光纤和回音壁腔耦合系统的稳定性。从实际应用的角度出发, 为超高品质因数的回音壁模式晶体腔的封装提供了一种有益的尝试。
回音壁模式 光学微腔 品质因数 锥形光纤耦合 封装器件 whispering gallery mode optical microcavity quality factor coupling with the tapered fiber packaged device 
光学与光电技术
2023, 21(2): 93
作者单位
摘要
湖北师范大学 物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
该文设计并制作了一款简易的拉锥空心光纤的高灵敏度传感器, 通过实验测量了其温度与应力特性。首先利用光纤熔接机在两段标准单模光纤之间熔接一段空心光纤, 再对准空心光纤中间位置进行放电, 同时运用两个步进电机在单模光纤两端施加一定的拉力, 这导致法布里-珀罗干涉仪转换为马赫-曾德尔干涉仪。实验结果表明, 此拉锥过程使光纤传感器的温度灵敏度从理论值0.85 pm/℃提升到69.1 pm/℃, 约提升了81.3倍, 轴向应变灵敏度最高可达3.6 pm/με。该器件具有体积小、结构简单和灵敏度高等特点, 在航空航天、医疗监测等领域具有广阔的应用前景。
温度传感器 应力传感器 空心光纤 拉锥 干涉仪 光纤熔接 temperature sensor strain sensor hollow fiber tapered interferometer optical fiber splicing 
压电与声光
2023, 45(1): 139
刘壮 1杨玲珍 1,2,*王娟芬 1冯纪鑫 1[ ... ]姜琦 1
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
通过混沌相关光纤环衰荡传感系统实时监测氧化石墨烯沉积过程,并采用氧化石墨烯功能化锥形光纤作为传感元件对血红蛋白传感进行了实验研究。通过实时监测氧化石墨烯对锥形光纤功能化过程中衰荡时间的变化,分析了功能化过程中锥形光纤表面羟基化、硅烷化和氧化石墨烯沉积对光传输损耗的影响。通过扫描电子显微镜对氧化石墨烯功能化锥形光纤效果进行检测。研究了不同浓度的氧化石墨烯功能化锥形光纤作为传感元件时对血红蛋白传感灵敏度的影响,实验结果表明:与未功能化锥形光纤相比,使用氧化石墨烯功能化锥形光纤进行血红蛋白传感,灵敏度提高了一个数量级。在功能化过程中,氧化石墨烯浓度将影响功能化后锥形光纤的传感灵敏度,且随着浓度的增加传感灵敏度增强。该研究成果有望在生物传感领域得到应用。
医用光学与生物技术 锥形光纤 氧化石墨烯 光纤环衰荡 血红蛋白 传感 
激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0517001
刘涵 1,2李子平 1马旭红 1,2吴澍民 1,2[ ... ]黎华 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中国科学院太赫兹固态技术重点实验室,上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
3 上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 201210
针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20 Ω、输出阻抗为50 Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。实验中,将渐变微带线结构应用于太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与测试,以验证渐变微带线传输射频信号效果,成功测量得到太赫兹量子级联激光器重复频率,其线宽为3.7 kHz,信噪比达到60 dB,在注入电流为700~900 mA范围内重复频率表现为稳定的单模信号,测量得到的最大保持和幅度艾伦方差结果同样表现出重复频率的稳定性。实验结果表明,所设计的渐变微带线具有良好的阻抗匹配效果,能够实现对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号稳定的提取和传输。
太赫兹 量子级联激光器 光频梳 阻抗匹配 渐变微带线 Terahertz Quantum cascade laser Optical frequency comb Impedance matching Tapered microstrip line 
光子学报
2023, 52(1): 0114002

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