基于GIMF的空芯反谐振光纤与单模光纤低损耗熔接

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作者 马晓辉 李楚晨 +9 位作者 宋超 胡天豪 赵中斌 刘浩 张维 周勇 方文坛 陈小林 黄松 高伟清 《光电工程》 北大核心 2025年第1期2-8,共7页

本文提出了一种引入渐变折射率多模光纤作为过渡光纤的嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的低损耗熔接方法。使用渐变折射率多模光纤作为模场适配光纤,利用其自成像效应扩大单模光纤中的模场,实现了嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的模场匹配... 本文提出了一种引入渐变折射率多模光纤作为过渡光纤的嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的低损耗熔接方法。使用渐变折射率多模光纤作为模场适配光纤,利用其自成像效应扩大单模光纤中的模场,实现了嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的模场匹配。实验中探究了熔接时放电时间和放电功率对熔接损耗的影响。基于优化后的熔接方案,有效保护了嵌套空芯反谐振光纤熔接端面微结构的完整性,平均熔接损耗低至0.60 dB。实验结果对提高嵌套空芯反谐振光纤与现有光纤体系的兼容性提供了参考。 展开更多

关键词 空芯反谐振光纤 嵌套结构 模场匹配 渐变折射率光纤 单模光纤 熔接

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低损耗中红外复合材料空芯反谐振光纤

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作者 金宇龙 张鑫 +2 位作者 姚静远 顾帅 王璞 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期58-66,共9页

为进一步优化石英基空芯反谐振光纤在中红外3~5μm波段的传输损耗,提出一种中红外波段低损耗导光的复合材料空芯反谐振光纤结构,通过在石英基空芯反谐振光纤包层毛细管外侧添加中红外波段高透过率材料作为沉积层,进而降低其在中红外波... 为进一步优化石英基空芯反谐振光纤在中红外3~5μm波段的传输损耗,提出一种中红外波段低损耗导光的复合材料空芯反谐振光纤结构,通过在石英基空芯反谐振光纤包层毛细管外侧添加中红外波段高透过率材料作为沉积层,进而降低其在中红外波段的吸收损耗。利用有限元分析软件系统地研究了该结构中沉积层材料厚度占比、沉积层材料性质等因素对中红外波段复合材料光纤传输性能的影响。当复合材料空芯反谐振光纤的纤芯直径为120μm,石英层厚度为400 nm,沉积层为1022.98 nm厚的InF3材料时,复合材料空芯反谐振光纤在5μm波长处的传输损耗为0.83 dB/m,与谐振波长一致的同结构石英基空芯反谐振光纤相比传输损耗降低了~48.51%。证明该结构可实现中红外波段激光的低损耗传输,有望为中红外波段激光柔性传输提供新的解决方案。 展开更多

关键词 中红外光纤 空芯反谐振光纤 复合材料光纤 光纤结构设计

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3μm新型超低损耗单模单偏振空芯反谐振光纤的设计

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作者 谢兆鑫 盖浩杰 王学军 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第8期29-37,共9页

为了激光在中红外波段实现更低损耗、单模、单偏振的稳定传输,设计了一种具有双包层嵌套式结构的抗弯曲空芯反谐振光纤构型。利用有限元法优化了其结构参数,在模拟仿真上证明了光纤的宽带低损耗单偏振的传输特性。该光纤在波长2.9~3.3μ... 为了激光在中红外波段实现更低损耗、单模、单偏振的稳定传输,设计了一种具有双包层嵌套式结构的抗弯曲空芯反谐振光纤构型。利用有限元法优化了其结构参数,在模拟仿真上证明了光纤的宽带低损耗单偏振的传输特性。该光纤在波长2.9~3.3μm范围内限制损耗小于0.01 dB/km,高阶模抑制比大于1 000,在3μm波长处的限制损耗低至0.001 4 dB/km。通过引入不同的嵌套管厚度破坏了光纤结构的对称性,理论研究了光纤的单偏振特性,在波长2.996~3.004μm内,偏振消光比大于10 000,具有极其稳定的单偏振效果。此外,根据理论分析表明该光纤还具有良好的抗弯曲性能,当y方向的弯曲半径大于5 cm时,仍能保证激光单偏振传输,弯曲损耗小于3.11 dB/km。所设计的空芯反谐振光纤构型在中红外光纤激光器等领域具有巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 低损耗 单偏振 单模 中红外波段 空芯反谐振光纤

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变压器故障特征气体空芯反谐振光纤增强拉曼光谱检测 被引量：14

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作者 王建新 陈伟根 +4 位作者 王品一 张知先 蔚超 万福 汤思蕊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期6136-6144,共9页

油中特征气体检测与分析是判断油浸式电力变压器早期潜伏性故障的有效方法之一。拉曼光谱技术具有利用单一波长的激光同时实现混合气体直接检测的独特优势。然而,拉曼信号弱导致气体检出限较高,无法满足变压器故障特征气体检测需求。鉴... 油中特征气体检测与分析是判断油浸式电力变压器早期潜伏性故障的有效方法之一。拉曼光谱技术具有利用单一波长的激光同时实现混合气体直接检测的独特优势。然而,拉曼信号弱导致气体检出限较高,无法满足变压器故障特征气体检测需求。鉴于此,该文开展变压器故障特征气体空芯反谐振光纤增强拉曼光谱检测研究,对H、CO、CO、CH、CH、CH、CH等气体的检出限分别达到了8、22、5、2、6、3、3μL/L;结合最小二乘法,建立各气体特征拉曼峰峰面积与其浓度间的定量分析模型,并对配置的气体样品进行检测与分析。研究表明,光纤增强拉曼光谱技术具有高选择性、低检出限、高准确性及重复性,为变压器故障特征气体拉曼光谱在线监测与变压器故障诊断奠定了基础。 展开更多

关键词 油浸式电力变压器 故障特征气体 拉曼光谱 空芯反谐振光纤

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一种红外波段低损耗空芯反谐振光纤的设计与研究 被引量：6

5

作者 韩颖 董婷婷 +6 位作者 卿源 宋朋 朱维震 周凡迪 李正然 王伟 侯蓝田 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期32-38,共7页

提出一种红外波段低损耗的空芯反谐振光纤,石英包层管为半圆半椭圆拼接结构,采用全矢量有限元法进行设计与研究。半椭圆管的半短长轴与半圆管的半径相等,将半圆管与半椭圆管进行拼接,改变半圆的半径以及半椭圆管的半长轴来改变靠近纤芯... 提出一种红外波段低损耗的空芯反谐振光纤,石英包层管为半圆半椭圆拼接结构,采用全矢量有限元法进行设计与研究。半椭圆管的半短长轴与半圆管的半径相等,将半圆管与半椭圆管进行拼接,改变半圆的半径以及半椭圆管的半长轴来改变靠近纤芯处的负曲率以及远离纤芯的正曲率,进而研究包层管的正负曲率对空芯反谐振光纤的损耗特性的影响,设计应用于1. 5~3. 0μm波段的低损耗空芯反谐振光纤。结果显示负曲率较小正曲率较大时限制损耗效果更好。当靠近纤芯处为圆形半管远离纤芯处为椭圆半管,圆形半径ry=25μm,椭圆的半长轴rx=65μm,半短长轴ry=25μm时,光纤最低限制损耗在波长2. 1μm处为8. 22×10^(-2)dB/km。 展开更多

关键词 红外波段 空芯反谐振光纤 负曲率 限制损耗

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空芯反谐振光纤长距离通信的机遇与挑战 被引量：4

6

作者 李萍 陈伟 《光通信研究》 2023年第2期1-8,44,共9页

空芯反谐振光纤(HCARF)的科学研究取得了突破性进展,其有望突破现有传统光纤的一些固有本征限制。HCARF将光束缚在空气芯中,在传输及其应用上具有传统光纤不可比拟的优势,因此,HCARF成为当前光通信领域的研究热点。文章介绍了HCARF的导... 空芯反谐振光纤(HCARF)的科学研究取得了突破性进展,其有望突破现有传统光纤的一些固有本征限制。HCARF将光束缚在空气芯中,在传输及其应用上具有传统光纤不可比拟的优势,因此,HCARF成为当前光通信领域的研究热点。文章介绍了HCARF的导光机理,并分析了其在光纤通信系统中的容量优势,阐述了HCARF的发展机遇与面临的挑战,希望能够为我国下一代通信大容量超宽带长距离传输光纤提供一定的参考价值与借鉴。 展开更多

关键词 空芯反谐振光纤 导光机理 长距离通信 机遇 挑战

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空芯反谐振和光子带隙复合光纤的优化设计

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作者 张慧嘉 徐士杰 +3 位作者 郭娜 杨鹏 庞璐 宁鼎 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1393-1396,共4页

空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和... 空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和散射损耗进行了计算,通过优选光纤内包层气孔归一化内径d/D和内包层气孔壁厚度t,得到了当d/D=068,t=500nm时,在工作波长1500~1590nm范围,空芯反谐振和光子带隙复合光纤可实现良好的单模性和低损耗。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 空芯反谐振光纤 表面散射损耗

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长距离空芯反谐振微结构光纤的制备研究 被引量：2

8

作者 郭娜 朱维震 +3 位作者 张慧嘉 杨鹏 庞璐 宁鼎 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期585-588,共4页

石英基空芯反谐振微结构光纤具有结构简单,高激光损伤阈值,带宽宽等显著优点。目前制备工艺是限制该光纤发展和应用的主要原因之一。常见报道中该种光纤的制备长度仅有几百米,为了提高制备效率,降低制备成本,增加单次制备长度,必须提高... 石英基空芯反谐振微结构光纤具有结构简单,高激光损伤阈值,带宽宽等显著优点。目前制备工艺是限制该光纤发展和应用的主要原因之一。常见报道中该种光纤的制备长度仅有几百米,为了提高制备效率,降低制备成本,增加单次制备长度,必须提高预制棒的尺寸,而较大尺寸的预制棒在制备和拉制时,对压力分区系统的制作和可靠性提出挑战。本文针对空芯反谐振微结构光纤的长距离制备工艺进行探索性研究,创新性提出全石英分区控压方式并进行低温拉制实验,采用一次拉制工艺成功实现单次制备长度为1.05 km的光纤,在波长3.5~5μm,实现损耗约10 dB/m。 展开更多

关键词 空芯反谐振光纤 中红外 分区控压 一次拉制工艺

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超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤 被引量：5

9

作者 惠战强 杨雪 +4 位作者 韩冬冬 李田甜 赵峰 杨祎 陈素果 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期563-572,共10页

本文提出了一种以环烯烃共聚物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)为基底的超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤,该光纤的包层由两组(共六个)无节点嵌套管组成。采用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain method,FDTD)... 本文提出了一种以环烯烃共聚物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)为基底的超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤,该光纤的包层由两组(共六个)无节点嵌套管组成。采用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain method,FDTD)结合完美匹配层(Perfectly Matched Layer,PML)边界条件对其导波特性进行分析。仿真结果表明,在0.8~1.35 THz范围内,总传输损耗小于0.1 dB/m,双折射大于2.12×10^(-5),色散为±0.027 ps/THz/cm。在1.12 THz处,最低总传输损耗仅为0.543×10^(-2)dB/m,双折射值为2.06×10^(-4)。同时,分析了该光纤的弯曲性能,表明在y方向,当弯曲半径超过19 cm时,弯曲损耗小于0.1 dB/m,具有良好的弯曲性能。 展开更多

关键词 空芯反谐振光纤 太赫兹 高双折射 低损耗

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Kagome空芯光纤的脉冲激光传输特性研究

10

作者 王浪 崔建丰 +4 位作者 岱钦 栾智杰 邬小娇 李福玖 乌日娜 《激光与红外》 北大核心 2025年第1期155-160,共6页

为了研究空芯光纤对纳秒脉冲激光的传输能力,使用Kagome型反谐振空芯光纤进行了1064 nm脉冲激光的传输实验。光纤的纤芯直径为60μm,数值孔径为0.02。使用中心波长为1064 nm,脉冲宽度为8.4 ns的电光调Q激光器作为光源,测试了光纤在纳秒... 为了研究空芯光纤对纳秒脉冲激光的传输能力,使用Kagome型反谐振空芯光纤进行了1064 nm脉冲激光的传输实验。光纤的纤芯直径为60μm,数值孔径为0.02。使用中心波长为1064 nm,脉冲宽度为8.4 ns的电光调Q激光器作为光源,测试了光纤在纳秒脉冲激光传输中的光束模式及传能效果。结果显示,该空芯光纤能够在保持基模的状态下,稳定传输10.25 mJ的纳秒脉冲,传输效率高达88%。此外,还系统分析了高功率脉冲激光对空芯光纤的损伤机理过程。研究结果表明,Kagome型反谐振空芯光纤在1064 nm波段能够实现10 mJ的纳秒脉冲传输,可以用作激光触发真空开关技术等应用的柔性光源。 展开更多

关键词 激光光学 脉冲传输 光纤耦合 Kagome型反谐振空芯光纤

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反谐振空芯光纤冷原子导引 被引量：1

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作者 宋一桐 李玮 +2 位作者 徐小斌 高福宇 宋凝芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期127-134,共8页

利用852 nm导引光产生的偶极势阱将经激光冷却的87Rb冷原子团装载并导引进入反谐振空芯光纤中。提出了空芯光纤内原子系综的光学深度理论模型,利用该模型对光学深度透射谱进行拟合获得谐振光学深度。在此基础上利用飞行时间法估算空芯... 利用852 nm导引光产生的偶极势阱将经激光冷却的87Rb冷原子团装载并导引进入反谐振空芯光纤中。提出了空芯光纤内原子系综的光学深度理论模型,利用该模型对光学深度透射谱进行拟合获得谐振光学深度。在此基础上利用飞行时间法估算空芯光纤内原子团的径向温度和原子数目等参数。系统性地实验研究了偶极势阱深度、原子团初始温度、原子团初始空间位置等条件对导引结果的影响,确定了空芯光纤导引冷原子团实验的参数优化方向,为基于空芯光纤的冷原子干涉仪技术奠定了基础。 展开更多

关键词 激光冷却原子 反谐振空芯光纤 原子干涉仪

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保偏空芯光纤的研究进展 被引量：4

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作者 洪奕峰 汪滢莹 +1 位作者 丁伟 王璞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期110-125,共16页

保偏光纤可以通过人为引入的高双折射,降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响,在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷,... 保偏光纤可以通过人为引入的高双折射,降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响,在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷,空芯光纤可以通过特定的微结构设计将光场限制在低折射率的空气纤芯中,具有低延迟、低色散、低非线性、高光致损伤阈值、抗干扰和可填充液体或气体的高灵活性等优势,因此保偏空芯光纤不仅能在上述应用领域发挥其性能的优势,还在高功率脉冲激光传输、生物化学分析等领域展现出广阔的应用前景.本文简要回顾了保偏空芯光纤的发展历程,对其中的设计思想和关键技术进行了讨论. 展开更多

关键词 光纤光学 空芯反谐振光纤 空芯光子带隙光纤 保偏光纤 双折射

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CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)过程气体空芯光纤增强拉曼光谱检测研究 被引量：3

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作者 万福 王锐 +4 位作者 孔维平 刘强 孙宏程 王明勇 陈伟根 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期99-109,共11页

基于空芯反谐振光纤设计搭建了光纤增强拉曼光谱检测平台,实现了95%的激光耦合效率;提出CCD和小孔协同降噪方法,使信噪比提高约6倍;相比于未使用光纤时,信噪比提高约270倍。基于单一标准浓度气体分析,确定了用于气体定性的特征拉曼谱峰... 基于空芯反谐振光纤设计搭建了光纤增强拉曼光谱检测平台,实现了95%的激光耦合效率;提出CCD和小孔协同降噪方法,使信噪比提高约6倍;相比于未使用光纤时,信噪比提高约270倍。基于单一标准浓度气体分析,确定了用于气体定性的特征拉曼谱峰及标定模型并建立了过程气体定量分析模型,实现了CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)过程气体现场样本的同时检测分析,主要成分包含H_(2)、CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C2H6和C_(2)H_(4)。各气体同时最小检出限分别达到6.3、26.6、1.2、2.2、4.2、3.9、9.1μL/L∙bar,各气体含量分别为560588.51μL/L、230678.21μL/L、33107.65μL/L、56086.77μL/L、77945.56μL/L、1307.19μL/L、1823.55μL/L,各气体浓度与色谱仪标定值相符,检测误差低于4.95%。该方法为CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)控制提供了重要的途径。 展开更多

关键词 拉曼光谱 过程气体 空芯反谐振光纤 降噪

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紫外纯石英空芯微结构光纤的研究进展 被引量：1

14

作者 庞璐 张慧嘉 宁鼎 《光通信技术》 北大核心 2018年第3期29-32,共4页

介绍了国际上先进的研究机构在紫外石英空芯微结构光纤方面的研究进展,其中包括用空芯Kagome格子微结构光纤和包层只有一层空气孔的反谐振空芯微结构光纤实现紫外光的低损耗传输。迄今为止,国际上报道的最佳结果是输出光纤为单模时,从... 介绍了国际上先进的研究机构在紫外石英空芯微结构光纤方面的研究进展,其中包括用空芯Kagome格子微结构光纤和包层只有一层空气孔的反谐振空芯微结构光纤实现紫外光的低损耗传输。迄今为止,国际上报道的最佳结果是输出光纤为单模时,从近红外到深紫外270nm波长范围内,损耗都在3d B/m左右。 展开更多

关键词 紫外波段 Kagome空芯微结构光纤 反谐振空芯微结构光纤

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