摘要：设计了一种以As2S3玻璃为纤芯、碲酸盐玻璃为微结构包层的锥形光子晶体光纤.该结构光纤兼具阶跃折射率光纤和光子晶体光纤双重特性,具有色散调制灵活性高且限制损耗低等优点.模拟结果表明：优化该光纤结构包层空气孔径、孔间距、纤芯直径等特征参量,使参量之间及参量与椎区长度之间满足特定线性关系时,该光纤在2~4.5μm中红外波段呈现色散平坦渐减特性;对该光纤微包层进行折射率~1.6的液体油填充处理,色散曲线对称性及平坦性得到进一步优化.该光纤在超短脉冲压缩与展宽、色散波、光孤子及中红外平坦超连续谱产生等领域应用潜力巨大.

摘要：为了建立完整的星载高分辨率中红外成像模拟系统,并为航天器载荷设计等相关工作提供有力参考,需要对大气辐射传输这一环节进行重点考虑,设计出切实可行,精度较高的大气辐射传输数值成像模拟方法。针对中红外大气辐射传输具有大气散射和自身发射的特性,将整个大气辐射传输过程进行了合理分解,并利用MODTRAN4对各辐射分量进行求解,以查找表方式实现了大气辐射传输成像模拟。此外,针对大气散射导致的邻近效应进行了分析,将原有PSF模型扩展至中红外波段,并与大气辐射传输解析模型相互耦合共同完成模拟成像。最后对模型进行了初步验证和成像模拟,结果表明:模型具有较好的模拟精度,通过给定观测几何和大气条件,并根据地表输入的温度和发射率等,实现逐像元的大气辐射传输计算。

摘要：针对当前硫系光纤难以同时实现高功率传输与高光束质量的问题,通过COMSOL软件仿真模拟光纤性质,设计出了满足单模传输需要且具有大模场面积的光子晶体光纤(PCF)的结构参数。所设计的光纤在1.5~10μm的波长范围内满足高阶模(LP_(11))与基模(LP_(01))的限制损耗比大于10~2的单模条件,且光纤基模的有效模面积在波长2μm处约为5362μm^(2)。根据仿真模拟的结构参数,探索出新型动、静态蒸馏相结合的技术,制备出高纯硫系玻璃,结合新型的挤压-堆积法,制备出基于全硫系玻璃的全固态大模场单模光子晶体光纤。该光纤在波长1.55μm处的近高斯光能量分布特征验证了其单模特性;同时在弯曲半径为14 cm的1.5 m长的光纤中观察到低弯曲损耗为1 dB,与仿真结果基本一致,表明此全固态光子晶体光纤具有出色的单模传输和抗弯性能,在中红外高能激光传输方面具备一定的应用潜能。

摘要：针对制冷型320pixel×240pixel凝视焦平面阵列探测器,设计了一个25倍中红外连续变焦光学系统。该系统由变焦系统和二次成像系统构成。变焦系统由两个子变焦系统串联而成,可以实现高变焦比;二次成像系统的作用是压缩物镜口径和实现冷光阑效率的要求。该中波红外连续变焦系统光学系统的工作波段位于3.7～4.8μm,可以实现12～300mm连续变焦,F数达到2.5,满足100%冷光阑效率的要求。该系统具有变焦比大、相对孔径大、变焦行程短和变焦轨迹平滑等优点。

摘要：通过有限元方法研究了AsS光子晶体光纤在2μm至6μm波段的受激布里渊散射。数值结果表明,当空气占空比小于0.6时,所提出的光子晶体光纤可保持单模工作。布里渊频移主要受泵浦波长和光纤结构的影响,泵浦波长从2μm增加到6μm时,布里渊频移减小了4.16 GHz;而当空气占空比由0.5增加到0.6时,布里渊频移变化量仅为兆赫兹量级。布里渊增益谱的半高全宽取决于声子寿命,泵浦波长为2μm时布里渊增益谱的半高全宽是泵浦波长为6μm时的9倍。在空气填充率为0.5和0.6的情况下,提出的光子晶体光纤的最大布里渊增益分别为2.413×10^(-10)m/W和2.429×10^(-10)m/W。在光纤有效长度相同的条件下,布里渊阈值与泵浦波长正相关,在空气填充率为0.5和0.6的光子晶体光纤中,使用6μm泵浦时的布里渊阈值比使用2μm时分别增大了27.8%和19.6%。这些数值结果对于中红外波段设计和制造基于所提出光纤的光学设备或光学传感器具有重要意义。

摘要：随着科学家对探测精度的要求不断提高,探测设备的偏振精度愈显重要。如何精确测量元件及系统的偏振特性以优化并提高设备的偏振测量精度是一个关键问题。设计并建立了一套中红外穆勒矩阵椭偏仪,在12.32μm波长下,使用非线性拟合法和双旋转法对系统进行了定标和测试比对。结果表明,该椭偏仪的穆勒矩阵测量精度优于0.02;透、反射样品的重复测量精度分别为0.01和0.02。该研究可为中红外穆勒矩阵椭偏仪的设计和应用提供借鉴。

摘要：中红外光纤合束器可将多个低功率的中红外激光器进行合束,从而实现较高的功率输出。本工作研制了一种7×1硫系玻璃光纤合束器(未熔接输出光纤),评估了其中红外传输特性。该光纤合束器由As_(40)S_(60)/As_(38)S_(62)光纤组束熔融拉锥而成,初始光纤的纤芯直径和包层直径分别为200μm和250μm,数值孔径为0.38~0.35(@2~6μm),拉锥比例R为3和4,锥形过渡区长度为2 cm。测试结果表明:当R=3时,制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>90%和>87%;当R=4时,制备的光纤合束器在3μm和4.6μm波长的端口传输效率分别为>88%和>85%;光纤合束器输出端的光纤单丝之间未发生明显串扰。

摘要：表面等离激元是金属表面自由电子在入射光激发下产生的电子集体振荡行为及其相应的电磁场分布。目前,金微纳颗粒表面等离激元除了在可见光波段内被大量研究和应用外,在中红外波段内也显示出独特的光谱特性,具备设计生产优良传感器的潜力,因而同样备受瞩目。研究表明,在中红外波段内设计表面等离激元传感器的关键问题在于如何有效地调节共振谱的共振波长、峰值吸收率以及半峰宽等主要特征参数。相比于单个微纳颗粒而言,阵列结构由于拥有良好的周期性,从而能够在上述参数的宽光谱调节方面具有独特的优势。基于此,提出一种基于金微纳颗粒组成的阵列结构,利用时域有限差分方法,在4～18μm波段范围内,通过分别改变该阵列的结构参数,包括颗粒半径、高度、间距及颗粒形状等,系统地研究了该微纳阵列结构在中红外波段对入射光的反射光谱、透射光谱和吸收光谱等特性的影响。研究发现,在8～10μm光谱内,入射光能够与其所激发的金微纳阵列表面等离激元产生共振效应,表现出明显的共振峰特性。可以通过分别改变上述结构参数来有效调节吸收率谱线共振峰的共振波长、峰值吸收率和半峰宽等主要特征参数。研究结果对中红外光谱内基于金微纳阵列结构传感器的科学研究和实际设计具有独特的理论应用价值。

摘要：提出了一种基于硅锗（Ge-on-Si,GOS）的新型亚微米光波导,通过调节二阶色散对此波导的结构进行了优化设计,研究了其在波长为3~6μm间的连续光波长转换性能.数值结果表明,在脊宽2.8μm、脊高1.6μm,平板厚度0.48μm的优化结构下,当泵浦光波长在靠近二阶零色散点的负色散波长区时可以实现高转换效率宽带中红外波长转换,3 d B转换带宽可达到1664 nm,在0.05 GW/cm2的泵浦光功率密度下,最大转换效率可达到-2.479 d B.该波导在中红外波段具有波长转换带宽大、转换效率高的优点,在未来空间光子网络与通信方面具有潜在的应用前景.

摘要：设计制作了多种空芯光纤探头,搭建了基于傅里叶变换红外光谱仪的遥测系统.实验结果表明,采用锥形耦合光纤为接收光纤的探头具有17.6%的高效系统传输效率.对聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯等有机物和无水乙醇、甲苯等有机溶剂薄膜的光谱进行测量,得到了遥测光谱.根据甲苯在1605 cm-1波数的特征峰对甲苯/乙醇混合溶液中的甲苯浓度进行定量遥测分析.配置浓度在5%～50%的多份混合溶液用于建立定量模型,并独立检验.结果显示检验的预测均方根误差(RMSEP)为3.356,参考值和预测值的相关系数为0.9200.初步实现了对薄膜、混合溶液等进行红外特征谱的遥测.