摘要：设计了一种新型矩形点阵光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向在普通矩形点阵光子晶体光纤中每两列之间隔一行插入一列空气孔而形成正方形网孔结构.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配边界条件,对该光纤的色散、双折射和约束损耗进行了数值模拟.结果发现,该光纤具有高双折射负色散效应和较强的模约束能力,约束损耗小于10-2dB·m-1,通过改变光纤结构参数(即空气孔间隔Λ和相对孔间隔d/Λ),可以调节该光纤高双折射负色散工作波长.若调整光纤结构参数Λ=2.0μm,d/Λ=0.4,该光纤在C波段(1.53—1.565μm)呈现负色散并具有负色散斜率,双折射高达10-2,非线性系数接近55km-1W-1.该光纤将在保偏光通信、色散补偿以及基于四波混频的波长转换器设计等方面具有重要的应用.

摘要：设计了一种基于D形光子晶体光纤(PCF)的新型等离激元传感器,用于检测低折射率的微小变化,并通过有限元法(FEM)对其性能进行了数值分析。与传统D形PCF不同,本文提出在D形光纤截面处刻蚀C型凹槽通道,并涂覆Au层来激发等离激元。C形凹槽通道的设计可以增强纤芯的能量泄露以及光纤芯模和等离子体模的耦合强度。在Au层上方增覆一层TiO_(2)介电层,可以增强对金属层的保护和提高传感器的灵敏度,将PCF表面等离谐振(PCF-SPR)传感器的工作波长范围扩展到红外区域,仿真结果得到的最大灵敏度为24236 nm/RIU。该传感器可以有效监测低折射率的微小变化,对于生物医学和有机检测及相关应用具有潜在的价值。

摘要：激光光束质量M^(2)因子的动态测量对激光器的设计、制造与应用均具有重要意义。本文提出了一种基于远场同轴全息的光纤激光器光束质量M^(2)因子动态测量方法。通过偏振移相同轴全息技术直接获取待测激光的远场复振幅信息,利用角谱传输及透镜变换理论求解激光在自由空间中的光场强度分布,从而实现M^(2)因子的动态测量。实验搭建了远场同轴全息装置,测量了不同纤芯直径光纤在632.8 nm波长下的激光光束质量,其结果与BEAM SQUARED商用光束质量仪的测量结果一致。本文所提方法仅需0.02 s即可实现光纤激光的M^(2)因子测量,比商用光束质量仪的测量速度提高了两个数量级以上。此外,本装置结构紧凑,能够避免透镜引入的装调及加工误差。

摘要：为满足煤矿井下复杂环境中围岩应力测量的实际需要,设计了一种变截面悬臂梁结构的光纤光栅压力传感器,并与等截面悬臂梁结构进行了对比。对其压力与光纤光栅漂移量的关系进行了推导;通过有限元方法分析了不同截面悬臂梁影响灵敏度大小的情况,确定了悬臂梁的尺寸;在此基础上应用数值分析和有限元分析探究了不同结构和材料参数对两种悬臂梁结构灵敏度的影响,同时与类似结构进行了对比分析。研究结果表明:设计时应选用固定端厚度相对较小、自由端厚度相对较大的变截面梁,最终选定的变截面悬臂梁厚度为固定端0.5 mm、自由端2 mm,传感器的压力灵敏度可达893.45 pm/MPa,是裸光纤光栅的294倍。在改变结构及材料参数后,变截面悬臂梁结构的压力灵敏度依然优于等截面悬臂梁,验证了传感器结构的合理性,能够满足煤矿巷道监测所需,并且在量程范围内具有良好的线性。

摘要：针对可见光通信的3D定位与定向问题,提出了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化的3D定位与定向方法。首先,分析了一种在复杂环境下的基于测距模型的混合3D可见光定位模型,并将定位问题转化为联合概率密度函数的优化问题。其次,通过计算粒子解与种群最优解之间的模糊贴近度,设计了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化方法。最后,通过数学方法精确解析了所提3D可见光定位模型的定位与定向误差的理论下边界,即克拉-美罗(Cramer-Rao)下界。结果表明,所提算法的时间复杂度较低,且定位与定向误差都非常接近Cramer-Rao下界,其平均定位与平均定向收敛误差分别为5.99 cm与6.65°,显著优于另外四种基于迭代的可见光定位算法。

摘要：提出一种基于单模-多模-单模光纤结构的折射率传感方案,采用波谷检测方法可以提高传感灵敏度。研究发现多模光纤中模式数量对传输结果影响较大。当改变单模光纤和多模光纤的结构参数而保持其归一化频率不变,从而保证多模光纤中模式数量不变时,总能获得规则的传输曲线。增大光纤直径可以有效提高传感灵敏度。当取多模光纤纤芯直径为70μm时,最高灵敏度达到3.725×105 nm/RIU,检测极限为7×10^(-7) RIU。当多模光纤实际长度偏离设计长度时,长度偏差对传感灵敏度和检测极限的影响较小,其导致的输出光谱偏移为-0.07nm/μm,利用此特性可以实现高灵敏度的应力传感。

摘要：讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感器信号没有发生明显的串扰,实验结果符合理论推导,波动范围小于2.4%,精度达到4.7με.

摘要：在高速光纤通信数字相干接收系统中,色散补偿模块的结构和性能将直接决定其是否具有实用价值。设计了比传统的有限脉冲响应(FIR)滤波器结构简单的偶对称型FIR滤波器,并通过数值仿真分析了FIR滤波器长度选取对补偿效果的影响。研究结果表明,在接收端光信噪比(OSNR)代价不高于1dB的情况下,FIR滤波器长度折衷选取为最大值的65%,这样既能有效地补偿色散损伤,又可以降低FIR滤波器实现的复杂度。

摘要：提出了一种结构简单且可激发环偶极子共振的全介质超材料,该超材料具有高品质因子(Q)和高灵敏(FOM)值。基于环偶极子共振电流密度和电场分布,分析了超材料能够激发环偶极子的内在物理机制。经模拟计算发现,全介质超材料的Q值和FOM值可分别达到14000以上和672.7/RIU左右。基于谐振子耦合模型和共振波长处的电场分布,分析了超材料全介质开口环间距和探测物厚度对其Q值和环偶极子共振波长的影响机理。该研究可以为设计制备应用于生物、化学探测的高质量环偶极子共振超材料传感器提供理论基础。