全光纤光子轨道角动量模式研究

通过模分复用技术,将带有不同阶数轨道角动量的光波作为不同的信道,实现从另一维度极大地增加光通信的容量.光子轨道角动量的产生是这类技术的一个核心.基于有效介质理论,在光纤端面设计了特殊的螺旋结构,使光纤端面的有效折射率沿着顺时针或逆时针方向线性增加.当传导光波入射到该结构时,因方位角上的折射率不同而形成光程的差异,引起相应的相位延迟并形成相位波前的螺旋形结构,即产生带有轨道角动量的光波,采用FDTD方法模拟了轨道角动量的产生过程.

基于OTDR的光纤液体泄漏检测的研究

通过应用光时域反射仪(OTDR)测量多模光纤(MMF)反射光强变化,提出一种检测液体泄漏的光纤传感器,并对其进行理论仿真和实验研究.文中设计了2个远距离的光纤传感器.第一个传感器仅带有1个光纤传感结构.连接带有传感结构的长光纤和OTDR.设置OTDR的扫描脉宽30 ns、扫描时间3 min,光源的脉冲信号强度约为15 d B、扫描距离5 km.以水为检测对象时,光损耗减小,反射光强度变大.实验结果和仿真结果一致;第二个传感器是由2个传感结构的分布式复用传感器,用于检测两处的环境情况.2个传感结构都能很灵敏地检测水,证明了传感器的复用特性.该液体泄漏检测光纤传感器能被广泛应用于工程实践中.

复合型菲涅耳透镜的优化设计及仿真

目的在聚光太阳能系统中,聚光光伏的效率是重要衡量参数之一。为了提高聚光光斑的均匀性以及光电转换效率,从提高复合型菲涅耳透镜光透过率和电池表面光强均匀度入手,对传统菲涅耳透镜进行改进。方法复合透镜由内部为普通的菲涅耳环形透镜和外部为二次全内反射环形透镜组成。将内部菲涅尔透镜分为奇数个单元,每个单元宽度与太阳电池宽度相等,且单元内的所有尖劈角设置成相等,将太阳光等宽度折射。透镜的出射光为一条光强均匀的光带,适用于光伏发电。实现对入射到透镜的太阳光实现等照度叠加至电池表面,由此代替二次镜的使用。另外,在Pro/Engineer软件中对优化的复合型透镜进行三维建模,并导入到TracePro中进行仿真。结果取透镜的焦距为100mm,内环半径为36mm,对应的孔径角为20°;外环直径为110mm,对应的孔径角为30°,定义阳光参数。得到均匀照度图,其光传递效率为91.4%,均匀度为85.9%。并将其与相同尺寸的普通菲涅耳透镜的光照分布图进行对比,可以看出光伏电池板上的焦斑均匀性大大提高,中心处与边缘处的辐照度相关不大。结论优化的透镜具有较高的均匀性和光传递效率。