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中,通过在光纤芯部和包层之间引入微米尺度的周期性孔隙结构,形成了具有特殊光学特性的通道。这些孔隙可以采用不同的形状、尺寸和排列方式,从而实现对光纤的折射率、色散特性和非线性效应等的精确控制。图1光子晶体光纤的结构(a)全固态光子晶体光纤(b)空芯光子晶体光纤二、PCF的优势1.单模传输特性单模传输特性[1]是光子晶体光纤中zui早被发现,也是zui引人注目的特性,单模传输可以提高光电器件的信号质量及传输速率。对于普通光纤,当传输光的波长大于截止波长,就可能实现单模传输,但是对于光子晶体光纤,对光纤结构经过合理设计,就能实现在所有波长无截止单模传输。2.非线性特性光子晶体光纤是理想的非线性光学介 ...
。硫系PCF纤芯很小,且占空比(包层横截面中气孔总面积与孔壁总面积之比)很高(如图1),可以把光很好地限制在纤芯里。包层的特殊结构使得它与传统结构光纤相比具有一些独特的光学特性,如无截止单模,色散可控,高双折射,高非线性,大模场等。图1硫系玻璃光子晶体光纤结构[2]硫系PCF解决了传统单模光纤放大器因纤芯过细导致高功率下产生非线性效应,引起光纤端面损伤的不足,对于大功率光纤放大器、高功率激光传输等应用领域具有重大的意义。(2)耦合器光纤耦合器可将输入信号的不同波长成分从不同输出端口分离出来,或将多个不同波长的输入信号混合成单个输出,其对光场(分束比)的调控由光纤纤芯中传播光之间的模式重叠长度和 ...
最终拉制出光纤芯、包层折射指数分布相同的圆柱棒,通常称为“预制棒”或“光棒”。预制棒的制造是光纤制造的核心技术,因而其制造技术的水平也就代表了光纤制造技术的水平。纯的熔石英具有单一的折射率,其光谱折射率的分布是从0.55um处的1.460到1.81um处的1.444。为了制备具有高折射率棒芯(n1)和低折射率包层(n2)预制棒,必须通过“掺杂”,即在石英中掺以适当的掺杂剂,如二氧化锗(GeO2)或五氧化二磷(P2O5),制成高折射率的棒芯,而以纯石英材料为低折射率的包层;也可以在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂如氟(F)、三氧化二硼(B2O3),构成低折射率的包层,同时以石英材料作为棒芯或在石 ...
然后将其与光纤芯对齐。”在基于模拟进行周密规划后,研究人员使用商用3D直接激光写入系统和高光学质量光敏聚合物打印出直径为60微米、单模端部高110微米的110微米高光学器件光纤。该设备包括一个用于光准直的抛物面透镜和一个扭曲光的螺旋轴锥透镜。这会将离开光纤的光变成扭曲的贝塞尔光束。高质量的光传播为了分析制造的光学设备的质量,研究人员构建了一个光学测量系统来捕获从改性光纤传播的成形光束。他们观察到光束中的衍射非常低,这意味着它可用于 STED 显微镜和粒子操纵等应用。图片说明:研究人员创建了一个光学测量系统来分析由制造的设备整形的光束的性能。光束显示出非常低的衍射,激光功率在损坏制造的微型光学设 ...
纤是由包层与纤芯两种介质组成向类比,光子晶体光纤通常是由单一介质构成的,其包层周期性地规则对称分布着具有波长量级的空气孔阵列,包层外为涂覆层。因此,也可以称其为“多孔光纤”(HoleyFiber)或“微结构光纤”(MicrostructureFiber)。光纤的中心,即被空气孔阵列包层包围的纤芯部位,可以视为周期结构阵列中存在的“缺陷”。光子晶体光纤的微结构特性主要由三个参量决定,即空气孔的直径d,相邻两孔之间的距离Δ,以及纤芯的直径D。光子晶体光纤的这种微结构特定决定了它与传统光纤的特性有很大差异。一、光子晶体光纤的结构类型、机理与特性根据纤芯缺陷部位的介质情况,可以将光子晶体光纤区分为两类 ...
理,其光纤的纤芯折射率可以低于包层折射率,低折射率纤芯的光纤也可以传输光波电磁场科学家们发明并提出多种新型特种光纤,如微结构光纤,多空光纤,反谐振光纤等。这些新型的特种光纤不仅在长距离传输上有着良好的优势,并且在生物传感、气体传感等应用上有着很好的性能。图1.光纤设计结构示意图1999年,P.St.J.Russell在《Science》发表论文,提出了空芯单模光子带隙型光子晶体光纤(HollowCoreSingle-Mode Photonic Band Gap Photonic Crystal Fiber,HC-SM-PBG-PCF),该光纤的纤芯为中空的,充满了空气,包层为二维的空气孔周期性 ...
输出功率通过纤芯直径为400μm、数值孔径为0.22的光纤耦合,通过调节LD的温度获得LD的中心输出波长。来自LD的泵浦激光通过准直和聚焦透镜重新聚焦在激光晶体的两个端面上,准直和聚焦透镜的焦距分别为35 mm(准直透镜)和75 mm(聚焦透镜)。泵浦点(直径 857.1 μm)放置在 Tm,Ho:YAP 晶体的输入表面。在1.9–2.2 μm 处涂有30%(5%、7%、10%、20%、25%、30% 和 35%)透射率的平面镜是激光器的输出耦合器 (OC)。曲率半径为 300 mm 的平凹镜 (M2) 在 790-798 nm 处镀有高透射率 (T > 98.0%) 镀膜,两面镀膜为 ...
):一种在其纤芯中Er-Yb共掺的光纤,纤芯被双包层(甚至三包层*)包裹。在外包层是一种折射率较低的掺氟二氧化硅(SiF)材料,这意味着激光仅与光纤内的玻璃材料相互作用,使其非常可靠且对温度不敏感(高达200°C)我们仔细甄选了纤芯成分,从而获得了高效率(每根新光纤上测试的功率转换效率都高于40%)和低的1μm放大自发辐射,这也是10年来开发的iXblue铒镱共掺光纤一直被认可的标记。“使用高温双层丙烯酸酯涂层(HTC)可将长期工作温度范围提高至125°C,使IXblue全玻璃有源光纤成 为恶劣环境下1.5μm激光雷达的理想解决方案。”iXblue产品线经理Arnaud Laurent 解释道 ...
G激光耦合到纤芯芯径为425μm的蓝宝石光纤中。通过在Er:YAG激光器的光束路径上使用计算机控制的快门装置,可以对每个样品重现相同的程序:(a)打开激光器(b)等待大约10秒以稳定激光器的运行(c)启动样品的移动(d)当达到恒定的样品移动速度时自动打开快门在样品移动10mm后(一个周期),关闭快门,样品停止移动。CO2激光的处理过程也采用了类似的方法,使用脚踏开关代替了电脑控制的快门,这导致了切割开始和结束时的不准确。因此,组织学切片取自切口的中间部分。具体设置如图1所示。实验前,CO2激光器的激光功率设置为10W,这是临床软组织切割的典型值。通过功率计测量束腰处产生的激光功率为7.7W,E ...
允许耦合进入纤芯尺寸200 μm的光纤。在之前的体外研究中已经表明,在软、硬组织中都可以实现平滑和均匀的切割。来自德国的Pantec公司生产的DPM系列中红外激光器是新一代的2~3um半导体泵浦脉冲激光器, 输出波长包括2020nm, 2810nm,2940nm等,平均功率可达100W,以及广泛运用与生物医疗以及工业加工方面,并且提供完整的集成定制医疗系统方案。3mikron™(二极管泵浦Er:YAG激光激光器,2940nm)是您的多功能激光解决方案,以高效的方式治疗硬、软组织。为了优化与这类组织的交互作用,参数脉冲能量,脉冲持续时间和重复频率均可以在一个广泛的范围内进行调整,以满足不同的需求 ...
。光纤一般由纤芯、包层、涂覆层三个部分组成,最外层还有用于保护光纤的护套。图1.光纤的一般结构图2.光纤的制造过程光纤的制造工艺主要分为1.原材料筛选2.预制棒的制备3.拉制4.检测筛选。其中预制棒制备和拉制是光纤制造的主要难点。预制棒的制备:通信领域所用光纤预制棒一般长一到数米,单根光棒可通过拉丝生产上千公里光纤。芯棒是以高纯四氯化硅、四氯化锗为原料,在氢氧焰或甲烷焰作用下经高温熔融形成的具有不同折射率的高纯 SiO2。光棒成品的质量及特性(如纯度、强度、有效折射率、衰减程度)对光纤有重大影响。光纤预制棒由芯棒和包层组成,其芯棒有多种生产方式,主要原理是基于气相沉积法,当前普遍采用:改进的化 ...
微米。可以在纤芯内部以一定的间距做出多个衍射光栅,通过多层衍射光栅,在纤芯内行进的部分光经第一组多层衍射光栅衍射进入包层区,再经第二组多层衍射光栅在包层-空气界面反射回来后引入纤芯。如下图所示。最后的MZI输出效率在光纤物理结构不变的情况下,与间距有较大关系。有研究发现长波长1550nm的衍射强度不如短波长622nm,上述的层叠结构更适用于器件长波长性能的提升。器件的自由光谱范围FSR和间距的关系如下:在广泛使用的1550nm波段,透射呈周期变化的趋势。将衍射光栅放置在一个移动的平台上,可用于位移的测量。如下图所示:(声明:本文部分图表参考自CNKI或SPIE数据库论文,期刊卷及DOI编号都已 ...
利用时间相关光子计数检测法的拉曼光谱系统在典型的拉曼散射中,一束光被聚焦到样品中。散射信号随后由聚光镜收集入分光仪,不同波长的拉曼峰被分光仪内的光栅在空间上分隔开。在时域中这些峰通常被认为是同时到达光谱仪。这种方法中拉曼信号通常被荧光辐射污染。通过对发射信号进行时间门控,可以将拉曼信号从荧光背景中分离出来:如果短脉冲光激发分子,拉曼信号在脉冲的脉宽范围内发射,而荧光的寿命更长。根据这个想法可得到无荧光的拉曼光谱。但是仪器变得更复杂,且由于通过门控系统和光谱仪不可避免的损耗,信号的幅值显著降低。此外通过光学元件,特别是光谱仪光栅的传输通常是偏振相关的。新的拉曼信号的采集和分析方法解决了这两个障碍 ...
125um,纤芯直径62.5um)进行偏振分辨二次谐波生成成像。在成像之前需要用校准单元使用干涉测量的方式对通过光纤的光进行校准,此过程大约需要5分钟。校准信息得到后,可以通过将适当形状的波前耦合到光纤中产生聚焦点。每个聚焦点位置对应一个空间光调制器(SLM)上的特定图案。SLM序列显示不同的图案,实现在距多模光纤出光口15um的平面上进行聚焦点扫描(模拟激光扫描显微镜)。成像时,移除校准单元,二向色镜将后向散射回光纤的二次谐波生成信号反射进入光电倍增管进行成像。实验证明:(1)小鼠尾腱上两个区域Ⅰ和Ⅱ的线偏振二次谐波生成成像结果。(a)图从上到下分别是所有偏振角的强度和,成像平面内原纤维的方 ...
纤耦合模组(纤芯直径200um)发射980nm激光(F25-980-2, Apollo Instruments, Inc.,Irvine, California, USA)。如图5所示,光纤被2个焦距为40mm的单透镜(L1和L2)以1:1的放大倍率成像到晶体里,从而确定了泵浦和激光的模式体积。镜片的安装和光纤耦合可以用商业光机元件获得更好的像差控制和耦合效果,也可以通过自己小心设计可以满足使用要求的结构来降低成本。3.2c腔内元件泵浦激光从一个二向色镜M2(980nm透射率98%,激光波长1040nm反射率99.9%)进入振荡器的激光谐振腔。反射镜M1和M3为高反射率(≥99.98%,Lay ...
所用泵浦光纤纤芯直径为200um,以1:1的放大率成像到晶体中,因此,我们的目标是使模式尺寸的束腰非常接近100um。在此约束下,谐振腔重复频率可以通过选择曲面反射镜的曲率半径和通过将平面反射镜正确放置在几乎准直的腔臂中实现。虽然稳定腔的标准是稳定因子小于1,但是在设计时强制为小于0.1,以确保激光器长期稳定运行。SESAM是模式尺寸至关重要的两个组件之一。为了收益于恒波锁模激光器中的可饱和吸收层的全调制深度,脉冲能量必须足够高以让吸收层发生光漂白。为了满足这个条件,SESAM上的脉冲能量密度需要5倍于制造商提供的吸收层饱和值。SESAM上另一个重要的参数是损伤阈值,制造商用强度来表示它。损伤 ...
孔径,其中在纤芯-包层界面处可能发生全内反射的最大角度:入射光线首先被折射,然后在纤芯-包层界面发生全内反射。 然而,这只有在入射角不太大的情况下才有效。光纤的数值孔径 (NA) 是允许的入射光线相对于光纤轴的最大角度的正弦值。它可以通过纤芯和包层之间的折射率差来计算,更准确地说,具有以下关系:请注意,NA 与光纤周围介质的折射率无关。例如,对于折射率较高的输入介质,最大输入角度会更小,但数值孔径保持不变。上面给出的等式仅适用于直纤维。对于弯曲光纤,可以使用一个近似修正方程,其中还包含弯曲半径 R 和纤芯半径:对于不具有阶跃折射率分布的光纤或其他波导,数值孔径的概念变得有问题。最大输入光线角度 ...
FB在分离的纤芯中引导不同的模式。当芯间串扰可以忽略的时候,没有模式混合产生。然而,随机相位变化在邻近纤芯之间发生。这可以使用SLM通过数字光学相位共轭(digital optical phase conjugation, DOPC)来校准。CFB可以看作是一个短的相位物体,它具有很强的记忆效应,这意味着输入耦合波前的变化会直接转化为输出耦合的波前。这种简化的传输特性使得单面和单次校准技术,以及使用共振扫描仪进行快速三维成像称为可能。然而,这样的内窥镜系统需要包含各种自适应或可编程光学器件的复杂装置。法国菲涅耳研究所的研究人员最近提出了一种优化CFB,它具有弯曲不变的传输特性和更大的视场。他们 ...
LED耦合进纤芯直径200um的多模光纤输出。SLED模组(EXALOS RGB-SLED engines)单模光纤输出,最大输出功率5mW,中心波长分别为635、510、450nm。实验结果:参考文献:Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-theloop calibration",Sci. Adv., 7 (46), eabg5040.DOI:https:// ...
在两个分离的纤芯中引导激发激光,并在外部包层中收集信号;(3) 共振光纤扫描仪;(4) 实现激光复合(recombination)和双波段颜色校正的内窥显微物镜。内窥镜的直径为2.4mm,硬部长度(rigid length)为39mm,实现亚微米级空间分辨率,图像采集速率为1fps,高达65%的超高激光吞吐量。原理解析:(1) 系统描述。如图1所示,光纤激光器(AFS,Germany)由透镜L1(f=3mm)准直,由750nm长通滤光片F1从FWM中过滤出CARS波长,1050nm短通二向色镜DC1调整激光功率,衍射光栅G和透镜L3(f=4mm)将泵浦光和斯托克斯光耦合进两个不同的纤芯。样品信 ...
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