窄带空芯反谐振光纤的制备及其模式转换应用研究

空芯反谐振光纤由于其优异的光学特性,如低非线性、超低群速度色散、低温度敏感性和高损伤阈值等,使其在大功率激光传输、量子通信、传感、航空航天等多个领域有着潜在的应用,成为未来最具发展潜力的特种光纤.由于空芯反谐振光纤能够将99.9%以上光场限制在光纤的空芯区域中,这也使其成为光纤滤波器、模式转换等领域的重要光子器件.本文针对980 nm单模激光器的迫切需求,研制了一种应用于980 nm多模激光转980 nm单模激光的空芯反谐振光纤,并对其应用进行了实验验证.

多芯光纤构成的温度与折射率同时测量的光纤传感器

本文设计了一种"单模光纤-多模光纤-多芯光纤-多模光纤-单模光纤"的全光纤Mach-Zehnder干涉仪结构。在该结构中多模光纤充当耦合器,不同模式的光在多芯光纤中传输时将产生光程差,形成Mach-Zehnder干涉。当环境温度和折射率变化时,通过分析干涉仪透射光谱中不同谐振峰的漂移量,实现折射率与温度的测量。实验结果表明,传感器低温灵敏度最高达到46.0 pm/℃,高温灵敏度最高达到109.0 pm/℃,折射率灵敏度最高达到54.3 nm/RIU(RIU为折射率单位)。另外,通过同时监测传感器透射谱的两个谐振峰值波长随环境温度和折射率的漂移情况,实现了环境温度与折射率的同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构简单、制作容易、重复性好、响应稳定、具有多路复用功能,在传感领域有广泛的应用前景。

飞秒激光制作的光纤高温和折射率传感器

将多模光纤两端与单模光纤正对拼接在一起,通过光纤微孔及不同芯径光纤拼接构成一个复杂的马赫-曾德尔干涉仪,利用该干涉仪构成一款新型高温与折射率传感器。实验发现,传感器透射谱中谐振峰波谷dip 1的波长只随环境温度发生线性漂移,波谷dip 1的峰值强度只随环境折射率发生线性漂移。据此利用波谷得到一个关于温度与折射率的测量矩阵,实验测得高温灵敏度达到18.55pm/℃,折射率灵敏度达到-155.2dB/RIU(RIU为折射率单元)。利用波谷dip 1的这个特性实现了高温与折射率同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构紧凑简单、性能稳定、灵敏度高。