光纤布拉格光栅温度传感增敏特性的实验研究

分别以铜、铝、有机玻璃、聚四氟乙烯为实验衬底材料,对采用片式粘敷封装技术的光纤布拉格光栅温度传感增敏特性进行了实验研究。研究结果表明,当对两侧尾纤有涂覆层的光纤布拉格光栅进行封装时,其温度灵敏系数分别是裸纤情况下的2.3倍、2.9倍、5.2倍、11.7倍。然而,粘敷材料在较高温度时显著的热膨胀会引起光纤包层与涂覆层发生一定的脱离,导致此时其实验结果重复性不甚理想。为了克服这种不利情况,对尾纤无涂覆层的光纤布拉格光栅进行了封装测试。在测试温度范围内,其反射波长随温度的变化始终呈现良好的线性关系,其温度灵敏系数分别提高到了3倍、3.4倍、9.2倍、12.6倍,测量结果重复性良好。研究结果为将来片式封装光纤布拉格光栅传感器的温度增敏特性的研究,提供了必要有益的数据支持和参考。

1064nm超短腔DBR单频掺镱硅酸盐光纤激光器

提出了一种基于高掺杂硅酸盐增益光纤、输出波长为1 064nm的超短腔单频光纤激光器.该单频光纤激光器采用分布布拉格反射式腔型结构,有效腔长为2cm,其增益介质为1.1cm长的高浓度掺Yb3+光纤.通过恰当的温度控制,获得了线宽为4.8kHz的稳定单频激光输出.当注入泵浦光为378mW时,输出功率为13mW,斜效率为3.4%.在频率大于1 MHz时,测得该光纤激光器的相对噪声强度值约为-132dB/Hz.采用主振荡功率放大结构,对该单频光纤激光器的输出功率进行放大.当放大增益光纤长度选取为56cm时,得到了325mW的最大输出功率,其斜效率为52.8%.

线性啁啾光纤光栅局部点加热光谱特性的研究

对线性啁啾光纤光栅(LCFBG)进行局部点加热时,在不同加热温度、加热宽度和加热位置情况下的输出光谱特性进行了研究。通过数值模拟发现,改变栅区局部加热点的温度和宽度,对透射禁带中窄带透射峰的透射率有较为明显的影响,其透射峰的中心波长也将会发生一定的漂移;透射峰的中心波长与栅区局部加热点的位置存在线性对应关系,且透射峰波长变化范围可覆盖整个透射禁带;LCFBG啁啾系数的大小,决定了改变加热位置导致的透射峰波长的调谐速率。基于理论研究结果,以热敏打印头的加热阵列为加热源,对LCFBG栅区进行局部点加热时的输出光谱特性进行了实验研究,得到了重复性和稳定性都较好、可多波长调谐的窄带透射峰。在实验误差范围内,实验结果与数值模拟得到的结论较为一致。

基于非线性管理的类噪声掺铒锁模光纤激光器

报道了一种基于非线性光纤的宽光谱类噪声锁模掺铒光纤激光器。在非线性偏振旋转锁模掺铒光纤激光谐振腔内引入色散补偿光纤和高非线性光纤,实现腔内色散和非线性管理,最终获得稳定的锁模脉冲输出。当在谐振腔内引入6 cm高非线性光纤时,可以获得中心波长为1534 nm,脉冲宽度为1.9 ps,重复频率为20.1 MHz,40 dB光谱带宽约为100 nm的超短脉冲输出。在此基础上,将高非线性光纤长度增加至30 cm时,通过优化波片角度,观察到稳定的类噪声锁模脉冲输出,其输出光谱覆盖范围为1280~1850 nm,40 dB带宽为500 nm,尖峰脉冲宽度短至70.9 fs,基座脉冲宽度为26.6 ps,重复频率约19.7 MHz。同时在实验中发现随着泵浦功率的提高,类噪声脉冲的基座脉宽和尖峰脉宽的演化呈相反趋势,光谱覆盖范围更宽。该类噪声锁模光纤激光器的研究对低相干光谱干涉技术的发展具有重要意义。

基于荧光成像分析的双光子直写离焦主动补偿方法(特邀)

针对双光子直写大面积微纳结构中的离焦问题,提出一种基于荧光成像分析的焦点主动补偿方法。首先利用光刻胶荧光信号在光刻胶与基底介质界面处快速变化的特点,结合相应的图像处理方法分析相机捕获的荧光图像,高效地判断出物镜焦平面与基底平面间的倾角。随后,通过空间位置旋转变换关系得出加工区域内每一个加工位点的补偿值,以及补偿过程中这些位点与激光焦点在三维空间中的相对运动速度。最后,由纳米压电平移台执行相应的位置与速度即可实现对离焦的主动补偿。进行大范围微纳米线、尺度渐变微纳米结构阵列和尺度渐变复杂几何结构的双光子直写加工实验,结果表明提出的方法能有效地解决双光子直写中的离焦问题,最小补偿倾角达到4.62×10^(-4)rad。在预期300 nm高度的大面积微纳米线阵列加工中,离焦补偿精度标准差达到23 nm。同时,提出的方法能够实现尺度渐变的微纳结构的高精度加工,获得的尺度渐变双针结构的最小特征结构高度为12 nm、半峰全宽为79 nm。提出的方法简单易行、不需要额外引入参考光和复杂的标定,对于降低系统技术难度和控制系统成本具有一定的现实意义。