Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies中文翻译
含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性
含色散左手材料, 折射率为 n1 , 厚度为 2 d, 相对 介电常 数
1 1 1
、 相 对磁 导 率
1
和 折 射 率 n1 = iarctanh C 0- 1
均为负值, 它淀积在折射率为 n- 2 的衬底上。
tanh art anhC- 1- 2
p- 2 + p - 1 d- 1 p- 1 ( 2)
0
C01 =
- 1
0
/ ,
1
, C 12 =
1
1
/
- 1
2
, C 0- 1 =
- 2
/
- 1
, C - 1- 2 =
/
- 2
=
2
= c
=
2
= 1 覆盖层和 衬底的
r
横向衰减系数 q =
N -
r
, r = - 2 , 2, - 3,
传播常数 = k 0 N , N 为有 效折射 , m 取整数 0, 1, 2, , 对
即左
[ 2]
手材料 , 这种 材料 具有 一些 奇 异的 电磁 特性 。 2000 年 Sm it h 等 人 将 金 属 丝 板 和 开 口 谐 振 环 ( SRR) 周期性排列, 制作了世界上第一块在某频 段等效介电常数和等效磁导率同时为负值的介质 ,
*
收稿日期 : 2010- 11- 08 基金项目 : 常州大学科技基金资助 ( ZM F02020042) 作者简介 : 郑泽林 ( 1983- ) , 男 , 河南信阳人 , 硕士生 ; 通讯联系人 : 蒋美萍。
第 23 卷 第 1 期 2011 年 3 月
常州大学学报 ( 自然科学版) Journal of Changzhou U niv ersity ( Natural Science Edition)
飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工具有抗反射性能的三维表面研究
飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工具有抗反射性能的三维表面探究摘要:随着微纳加工技术的进步,对于高精度、高效率、高可靠性微纳加工的需求不息增加。
飞秒激光加工技术因具有高精度、高质量、高效率等优点,逐渐成为一种热门的微纳加工技术。
本文基于飞秒激光空间整形技术,对贝塞尔光束的三维表面进行探究,探究其对于抗反射性能的影响。
通过分析试验结果发现:飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工的三维表面具有较强的抗反射性能,其反射特性明显优于传统的平面加工,具有更好的应用前景。
关键词:飞秒激光;空间整形;贝塞尔光束;抗反射性能;微纳加工1.引言微纳加工技术已经成为当今探究的热点领域,其在微电子、生物医学、纳米光学等方面的应用越来越广泛。
飞秒激光加工技术因具有高精度、高质量、高效率等优点,成为一种分外具有进步潜力的微纳加工技术。
在飞秒激光加工中,飞秒激光空间整形技术可以实现对激光束的空间形态进行调整,从而实现对加工形态的调整,具有更加灵活、高效的优点。
2.试验设计本试验使用飞秒激光器作为加工光源,针对传统平面加工和飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工进行对比探究。
通过分析测试样品的反射特性,比较两种加工方式对于抗反射性能的影响。
3.试验结果通过试验测试,我们得到了样品的反射特性曲线,对样品进行了比较。
结果发现,飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工的样品反射率遥低于传统平面加工的反射率。
这表明飞秒激光空间整形技术具有较强的抗反射性能,可以更好的满足微纳加工需求。
4.结论通过本试验探究,我们可以得出结论:飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工具有较强的抗反射性能,其反射特性明显优于传统的平面加工。
随着微纳加工技术的进步,飞秒激光空间整形技术具有更好的应用前景。
5.谈论与分析传统平面加工方式是在材料表面进行匀称的加工,而飞秒激光空间整形贝塞尔光束加工方式则可以实现对加工点的精准控制,更好地适应复杂几何形态的加工需求。
此外,贝塞尔光束具有优异的聚焦性能和较强的抗散射能力,可以缩减样品表面的缺陷问题,从而改善其反射特性。
光学微环谐振腔的研究与应用
光学微环谐振腔的研究与应用摘要:随着光纤通信技术的发展,光通信网络需要不断地提高工作性能和降低运营成本,其核心技术在于光波导器件的微型化、集成化和规模化,与此同时未来全光网络迫切需要能够实现多种功能的新型光波导器件。
微环谐振器(简称微环)满足了上述两个要求,其微纳米量级的尺寸非常适于大规模单片紧密集成。
本文首先说明了光的全反射理论和波导的基本结构。
然后介绍了光学微环谐振腔器件原理和他们的光学传输特性。
基于绝缘体上硅波导(Silicon-On-Insulator SOI)的微纳米环形谐振腔,由于其尺度为微纳米范围,具有超高的集成度并且其加工技术可以和互补型金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor COMS)工艺相兼容,使其正在成为光器件加工的诱人方案。
我们在这里提出一种耦合的集成光波导结构,这样的结构可以使集成化的光波导陀螺的灵敏度得到加强。
关键词: 微谐振腔, 光波导,SOI,陀螺RESEARCH&APPLICATIONS OF OPTICAL MICRORINGRESONATORSAbstractWith the development of fiber-optic communication technologies, high-performance and low-cost are both desirable for optical communication networks.The core technology includes small-size optical waveguide devices with the potentials for integrations.In addition, optical waveguide devices with various functions for all optical signal processing are becoming more important for the realization of future all-optical networks.The microring resonator is a suitable candidate to meet these two requirements.Moreover, its small size is very suitable for integration with large dimension.In this thesis, we first introduce the light of total internal reflection (TIR) theory and the basic structure of waveguide. Then we introduce the principle of mcroringresonator, analysis their transmission property. Micro-ring resonators based on silicon- on-insulator (SOI) structure are promising building-blocks for ultra-compact and highly integrated photonic circuits. The fabrication technology is mostly CMOS-compatible.We propose a configuration of integrated waveguide structure consisting of resonators coupled to an arc-shape waveguide. Such proposed configuration can be used to realize highly compact optical gyroscope for rotation sensing.Key words: microresonators ,waveguide ,SOI ,Gyroscope1. 引言光通信,顾名思义,即用光作为信息的载体来传递信号,在通信不发达的古代,人们就已经懂得利用光来传递信息。
三大检索系统
文章被发表的年份
检索作者机构
Boolean Operator 布尔逻辑算符
检索包含所有关键字的数据。 标题: “stem cell*” AND lymphoma 检索含有“stem cell”或者”stem cells”同时含有及词语 “lymphoma”。 等效于检索“stem cell*” lymphoma 检索的数据中至少含有一个所给关键字。用语检索同义词或者词的不同表达 方式 标题: aspartame OR saccharine OR sweetener* 检索至少含有一个关键字的数据。 排除含有某一特定关键字的数据 标题: aids NOT hearing 检索含有“aids”的数据,排除含有“hearing”的文献。
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利用SCI获得研究思路,找到研究方向
• 2002年知名华裔艾滋病学家何大一在Science 发表论文 Contribution of Human -Defensin 1, 2, and 3 to the AntiHIV-1 Activity of CD8 Antiviral Factor研究了人类阿尔法 防御素是抵御HIV病毒的重要因子。 • 目前该研究领域的最新进展是什么? 还可能进行的新的工 作还有哪些?别人目前所做的新的研究工作是什么?如何借 鉴别人的应用方法并将其应用到自己的工作中去? • 解决方案: • 利用引文检索方式,查找出所有引用了该论文的文献,这 些文献都是文中介绍的方法的应用或者是这两种算法的改 进等方面的研究
ISI出版的其它引文数据库
• . Social Science Citation Index(1956-) 1,700 Journals • . Arts & Humanities Citation Index(1975-) 1,150 Journal
LD侧面泵浦Er 3+,Yb 3+∶glass波导被动调Q激光器说明书
LD 侧面泵浦Er 3+,Yb 3+∶glass 波导被动调Q 激光器刘大鹏1, 吴伟冲1, 雷訇1,2,3,4**, 朱占达1,2,3,4, 惠勇凌1,2,3,4, 李强1,2,3,4*1北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124;2北京市激光应用技术工程技术研究中心,北京 100124;3激光先进制造北京市高等学校工程研究中心,北京 100124;4跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124摘要 报道了一种LD 侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q 激光器。
采用无胶键合技术,在波导芯层(原子数分数1% Er 3+,21% Yb 3+∶glass )的四侧键合厚度为0.1 mm 的掺钴硼硅酸盐玻璃(Co 2+∶glass )作为包层,阻断放大自发辐射(ASE )的形成通路,提高激光输出效率。
波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层,改善泵浦均匀性,提高输出激光的光束质量。
在自由运转模式下,激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ ,斜率效率为10.6%。
被动调Q 模式下,获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ 、脉宽4.7 ns 、峰值功率459 kW 的1.535 μm 脉冲激光,光束质量因子M 2=1.53。
实验结果表明,在Er 3+,Yb 3+∶glass 的四侧键合Co 2+∶glass 是抑制其内部ASE 效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。
关键词 激光器;固体激光器;波导;侧面泵浦;被动调Q 中图分类号 TN248 文献标志码 ADOI : 10.3788/LOP 220822LD Side Pumped Er 3+,Yb 3+∶Glass Waveguide Passively Q -Switched LaserLiu Dapeng 1, Wu Weichong 1, Lei Hong 1,2,3,4**, Zhu Zhanda 1,2,3,4, Hui Yongling 1,2,3,4, Li Qiang 1,2,3,4*1Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology,Beijing 100124, China ;2Beijing Engineering Research Center of Laser Technology, Beijing 100124, China ;3Beijing Colleges and Universities Engineering Research Center of Advanced Laser Manufacturing,Beijing 100124, China ;4Key Laboratory of Trans -Scale Laser Manufacturing Technology, Ministry of Education, Beijing 100124, ChinaAbstractLD side pumped Er 3+,Yb 3+∶glass waveguide passively Q -switched laser was reported. By adhesive -freebonding techniques, Co -doped borosilicate glass with a thickness of 0.1 mm was bonded on four sides of the core (atom fraction 1% Er 3+,21% Yb 3+∶glass) of waveguide. The aim was to block the formation pathway of amplified spontaneous emission (ASE) and improve the output efficiency of laser. In order to improve the pump uniformity and output beam quality of laser, K9 borosilicate optical glass was bonded on both sides of waveguide as the transmission layer of pump. In free -running mode, laser output was obtained with the maximum pulse energy of 34.7 mJ and the slope efficiency of 10.6%. In passively Q -switched mode, a pulse laser was achieved with wavelength of 1.535 μm, single pulse energy of 2.16 mJ, pulse width of 4.7 ns, peak power of 459 kW, and beam quality factor M 2=1.53. Experimental results demonstrate that the bonding of Co 2+∶glass on the four sides of Er 3+,Yb 3+∶glass is an effective method to inhibit ASE effect and improve the output pulse energy of laser.Key words lasers; solid -state laser; waveguide; side pumped; passively Q -switched1 引 言1.5 μm 波段的激光位于高透过率的“大气窗口”,对空气、烟雾的穿透能力强,且对人眼的损伤阈值高,是研究人眼安全激光器的热点波段[13]。
ISO和IEC的技术委员会TC SC的中英文名单
ISOIEC /TC/SC 号TCSC 中文名TCSC 英文名IEC CISPR 无线电干扰特别委员会INTERNATIONALSPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERFERENCEIEC CISPR/A 无线电干扰测量方法和统计方法RADIO-INTERFERENCEMEASUREMENTS AND STATISTICAL METHODSIEC CISPR/B 工业、科学和医疗射频设备的干扰INTERFERENCE RELATING TOINDUSTRIAL,SCIENTIFIC AND MEDICAL RADIO-FREQUENCY APPARATUS IECCISPR/D车辆和内燃机动力部件上的电及电子设备的电磁干扰ELECTROMAGNETICDISTURBANCES RELATED TO ELECTRIC/ELECTRONICEQUIPMENT ON VEHICLES AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE POWERED DEVICES IEC CISPR/F家用电器、电动工具、照明设备及类似电器的干扰INTERFERENCE RELATING TOHOUSEHOLDAPPLIANCES,TOOLS,LIGHTING EQUIPMENTAND SIMILAR APPARATUSIEC CISPR/H 防护无线电业务的限值LIMITS FOR THE PROTECTION OFRADIO SERVICES IECCISPR/I信息技术设备、多媒体设备和接收机的电磁兼容性ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYOF INFORMATION TECHNOLOGYEQUIPMENT,MULTIMEDIA EQUIPMENT AND RECEIVERS IECCISPR/S CISPR 筹划委员会Steering Committee of CISPR IEC TC1术语TERMINOLOGY IEC TC10电工用液体FLUIDS FOR ELECTROTECHNICAL APPLICATIONS IEC TC100音频、视频和多媒体系统和设备AUDIO,VIDEO AND MULTIMEDIA SYSTEMS AND EQUIPMENT IEC TC101静电学ELECTROSTATICSIEC TC103无线电通信的传输设备TRANSMITTING EQUIPMENT FOR RADIOCOMMUNICATIONIECTC104环境条件、分类和测试方法ENVIRONMENTAL CONDITIONS,CLASSIFICATION AND METHODS OF TESTIEC TC105燃料电池技术FUEL CELL TECHNOLOGIES IEC TC106照射人体有关的电的、磁的和电磁领域的评定方法METHODS FOR THE ASSESSMENT OF ELECTRIC,MAGNETIC AND ELECTROMAGNETIC FIELDS ASSOCIATED WITH HUMAN EXPOSURE IEC TC107航空电子过程管理PROCESS MANAGEMENT FOR AVIONICSIEC TC108音频/视频、信息技术和通讯技术电子设备的安全SAFETY OF ELECTRONIC EQUIPMENT WITHIN THE FIELD OF AUDIO/VIDEO,INFORMATION TECHNOLOGY AND COMMUNICATION TECHNOLOGYIEC TC109低电压设备绝缘配合INSULATION CO-ORDINATIONFOR LOW-VOLTAGE EQUIPMENT IEC TC11架空线路OVERHEAD LINESIEC TC110平板显示技术Flat panel display devicesIEC TC111Environmental standardization forelectrical and electronic products andsystemsTC112Evaluation and qualification ofelectrical insulating materials andsystemsIEC TC13电能测量和负载控制设备EQUIPMENT FOR ELECTRICAL ENERGY MEASUREMENT AND LOAD CONTROLIEC TC14电力变压器Power transformers IEC TC15绝缘材料Insulating materialsIEC TC16人机界面、标志和识别的基本原理与安全原则BASIC AND SAFETY PRINCIPLES FOR MAN-MACHINE INTERFACE, MARKING AND IDENTIFICATIONIEC TC17开关设备和控制设备SWITCHGEAR ANDCONTROLGEARIEC TC17A高压开关设备和控制设备High-voltage switchgear and controlgearIEC TC17B低压开关设备和控制设备Low-voltage switchgear and controlgearIEC TC17C高压封闭型开关设备和控制设备High-voltage enclosed switchgear and controlgearIEC TC17D低压开关设备和控制设备的组件Low-voltage switchgear and controlgear assembliesIEC TC18船用及海上移动和固定设备用电气装置Electrical installations of ships and of mobile and fixed offshore unitsIEC TC18A电缆和电缆装置Cables and cable installations IEC TC2旋转电机Rotating machineryIEC TC20电缆Electric cablesIEC TC21蓄电池和蓄电池组Secondary cells and batteriesIEC TC21A碱性或非酸性电解的蓄电池和蓄电池组SECONDARY CELLS AND BATTERIES CONTAINING ALKALINE OR OTHER NON-ACID ELECTROLYTESIEC TC22电力电子系统和设备POWER ELECTRONIC SYSTEMSAND EQUIPMENTIEC TC22E稳定电源Stabilized power suppliesIEC TC22F输配电系统电力电子设备POWER ELECTRONICS FOR ELECTRICAL TRANSMISSION AND DISTRIBUTION SYSTEMSIEC TC22G可调速电气传动系统用半导体电力变流器SEMICONDUCTOR POWER CONVERTERS FOR ADJUSTABLE SPEED ELECTRIC DRIVE SYSTEMSIEC TC22H不间断电源UNINTERRUPTIBLE POWERSYSTEMS (UPS)IEC TC23电气附件Electrical accessoriesIEC TC23A电缆管理系统Cable management systemsIEC TC23B插头、插座和开关PLUGS,SOCKET-OUTLETS ANDSWITCHESIEC TC23C世界通用插头、插座系统World-wide plug and socket-outlet systemsIEC TC23E家用断路器和类似设备CIRCUIT-BREAKERS AND SIMILAR EQUIPMENT FOR HOUSEHOLD USEIEC TC23F连接器件Connecting devicesIEC TC23G器具藕合器Appliance couplersIEC TC23H工业插头插座Industrial plugs and socket-outlets IEC TC23J电器开关Switches for appliancesIEC TC25量值和单位及其字母符号QUANTITIES AND UNITS,AND THEIR LETTER SYMBOLSIEC TC26电焊Electric weldingIEC TC27工业电热设备Industrial electroheating equipment IEC TC28绝缘配合Insulation co-ordinationIEC TC29电声学ElectroacousticsIEC TC3信息结构,文件编制和图形符号INFORMATION STRUCTURES, DOCUMENTATION AND GRAPHICAL SYMBOLSIEC TC31防爆电气设备ELECTRICAL APPARATUS FOREXPLOSIVE ATMOSPHERESIEC TC31G本质安全型电气设备INTRINSICALLY-SAFEAPPARATUSIEC TC31H可燃粉尘环境用电气设备APPARATUS FOR USE IN THE PRESENCE OF COMBUSTIBLE DUSTIEC TC31J危险区域分类和装置要求CLASSIFICATION OF HAZARDOUS AREAS AND INSTALLATION REQUIREMENTSIEC TC32熔断器FusesIEC TC32A高压熔断器High-voltage fusesIEC TC32B低压熔断器Low-voltage fusesIEC TC32C微型熔断器Miniature fusesIEC TC33电力电容器Power capacitorsIEC TC34灯泡及有关设备Lamps and related equipment IEC TC34A灯泡LampsIEC TC34B灯头和灯座Lamp caps and holdersIEC TC34C灯的附件Auxiliaries for lampsIEC TC34D灯具LuminairesIEC TC35原电池和电池组Primary cells and batteriesIEC TC36绝缘子InsulatorsIEC TC36A绝缘套管Insulated bushingsIEC TC36B架空线路绝缘子Insulators for overhead linesIEC TC36C变电站绝缘子Insulators for SubstationsIEC TC37避雷器Surge arrestersIEC TC37A低压电涌保护装置Low-voltage surge protective devicesIEC TC37B避雷针和电涌保护设备的特殊元件Specific components for surge arresters and surge protective devicesIEC TC38仪用互感器Instrument transformersIEC TC39电子管Electronic tubesIEC TC3C设备用图形符号Graphical symbols for use onequipmentIEC TC3D数据库用数据系Data sets for librariesIEC TC4水轮机Hydraulic turbinesIEC TC40电子设备用电容和电阻Capacitors and resustirs for electronic equipmentIEC TC42高压试验技术High-voltage testing techniquesIEC TC44机械安全--电工方面Safety of machinery-electrotechnicalaspectsIEC TC45核用仪表Nuclear instrumentationIEC TC45A反应堆仪表Reactor instrumentationIEC TC45B辐射防护仪表Radiation protection instrumentationIEC TC46通信和信号传输用电缆、电线、波导、射频接头和和附件CABLES,WIRES,WAVEGUIDES, R.F.CONNECTORS,AND ACCESSORIES FOR COMMUNICATION AND SIGNALLINGIEC TC46A同轴电缆Coaxial cablesIEC TC46C电线和对称电缆Wires and symmetric cables IEC TC46F射频及微波无源元件IEC TC47半导体器件Semiconductor devices IEC TC47A集成电路Integrated circuitsIEC TC47D半导体器件机械标准化MECHANICAL STANDARDIZATION OF SEMICONDUCTOR DEVICESIEC TC47E分立半导体器件Discrete semiconductor devicesIEC TC48电子设备用机电元件和机械装置ELECTROMECHANICAL COMPONENTS AND MECHANICAL STRUCTURES FOR ELECTRONIC EQUIPMENTIEC TC48B联接器ConnectorsIEC TC48D电子设备用机械装置MECHANICAL STRUCTURES FORELECTRONIC EQUIPMENTIEC TC49频率控制和选择用的压电器件Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection IEC TC5汽轮机Steam turbinesIEC TC51磁性元件和铁氧体材料Magnetic components and ferrite materialsIEC TC55绕组线Winding wires IEC TC56可靠性DependabilityIEC TC57电力系统的控制和相关通信POWER SYSTEM CONTROL AND ASSOCIATED COMMUNICATIONS IEC TC59家用电器的性能Performance of household electrical appliancesIEC TC59A 电洗碟器Electric dishwashers IEC TC59C 加热器Heating appliancesIEC TC59D 家用洗衣机Home laundry appliancesIEC TC59F 地板处理器IECTC59K烤炉和微波炉,烹调范围和类似器具OVENSAND MICROWAVE OVENS,COOKING RANGES AND SIMILAR APPLIANCES IEC TC59L SMALL HOUSEHOLD APPLIANCES IEC TC61家用和类似电器的安全Safetyof household and similar electrical appliances IEC TC61B 微波炉的安全Safety of microwave ovens IEC TC61C 家用冷冻电器Household appliances for refrigeration IEC TC61D 家用及类似用途的空调器Appliances for air-conditioning forhousehold and similar purposes IEC TC61E 餐馆电气设备的安全Safety of electrical commercial cateringequipmentIEC TC61F 手持电动工具的安全Safety of hand-held motor-operatedelectric toolsIEC TC61H 农场电动器械的安全SAFETYOF ELECTRICALLY-OPERATED FARM APPLIANCESIECTC61J工业用电动机驱动的清洗器具ELECTRICAL MOTOR-OPERATEDCLEANING APPLIANCES FOR INDUSTRIAL USEIEC TC62医疗电器Electrical equipment in medical practiceIEC TC62A 医疗电器的共同特性Commonaspects of electrical equipment used in medical practice IEC TC62B 诊断成像设备Diagnostic imaging equipment IECTC62C高能放射设备和核医疗设备EQUIPMENTFOR RADIOTHERAPY,NUCLEAR MEDICINE AND RADIATION DOSIMETRY IEC TC62D 电疗设备Electromedical equipment IEC TC64电气装置和电击防护ELECTRICALINSTALLATIONS AND PROTECTION AGAINST ELECTRIC SHOCKIEC TC65工业流程测量和控制Industrial-process measurement andcontrolIEC TC65A系统考虑System aspectsIEC TC65B元件DevicesIEC TC65C数字通信Digital communications IEC TC65D分析设备Analyzing equipmentIEC TC66测量、控制和试验室设备的安全SAFETY OF MEASURING, CONTROL AND LABORATORY EQUIPMENTIEC TC68磁合金和磁钢Magnetic alloys and steelsIEC TC69电动公路车辆和电动工业卡车ELECTRIC ROAD VEHICLES AND ELECTRIC INDUSTRIAL TRUCKSIEC TC7架空电导体Overhead electrical conductorsIEC TC70外壳保护等级DEGREES OF PROTECTIONPROVIDED BY ENCLOSURESIEC TC72家用自动控制器Automatic controls for household use IEC TC73短路电流Short-circuit currentsIEC TC76光辐射安全和激光设备Optical radiation safety and laser equipmentIEC TC77电磁兼容Electromagnetic compatibility IEC TC77A低频现象Low frequency phenomenaIEC TC77B高频现象High frequency phenomenaIEC TC77C瞬时高能现象High power transient phenomena IEC TC78带电作业Live workingIEC TC79报警系统Alarm systemsIEC TC8标准电压、电流等级和频率STANDARD VOLTAGES, CURRENT RATINGS AND FREQUENCIESIEC TC80海上导航与无线电通信设备及系统MARITIME NAVIGATION AND RADIOCOMMUNICATION EQUIPMENT AND SYSTEMSIEC TC81雷电防护Lightning protectionIEC TC82太阳光伏能源系统Solar photovoltaic energy systemsIEC TC85电量和电磁量的测量设备MEASURING EQUIPMENT FOR ELECTRICAL AND ELECTROMAGNETIC QUANTITIESIEC TC86纤维光学Fibre opticsIEC TC86A光纤和光缆Fibres and cablesIEC TC86B光纤连接装置和无源元件Fibre optic interconnecting devices and passive componentsIEC TC86C纤维光学系统和有源器件Fibre optic systems and active devices IEC TC87超声波UltrasonicsIEC TC88风力涡轮机系统Wind turbine systemsIEC TC89着火危险试验Fire hazard testingIEC TC9电气铁路设备Electric railway equipmentIEC TC90超导SuperconductivityIEC TC91电子学组装技术Electronics assembly technologyIEC TC93设计自动化Design automationIEC TC94全或无电子继电器All-or-nothing electrical relaysIEC TC95继电器的测量和保护设备Measuring relays and protection equipmentIEC TC96小电力变压器、电抗器和发电机:安全要求SMALL POWER TRANSFORMERS, REACTORS AND POWER SUPPLY UNITS: SAFETY REQUIREMENTSIEC TC97用于机场照明和信号标志的电气装置Electrical installations for lighting and beaconing of aerodromesIEC TC99在额定交流电压1kV和直流电压1.5kV以上系统中电力设备的系统工程和施工,特别涉及安全方面SYSTEM ENGINEERING AND ERECTION OF ELECTRICAL POWER INSTALLATIONS IN SYSTEMS WITH NOMINAL VOLTAGES ABOVE1kV A.C.AND 1.5kV D.C.,PARTICULARLY CONCERNING SAFETY ASPECTS。
光学微环谐振腔的研究与应用(张浩SY1119222)
光学微环谐振腔的研究与应用摘要:随着光纤通信技术的发展,光通信网络需要不断地提高工作性能和降低运营成本,其核心技术在于光波导器件的微型化、集成化和规模化,与此同时未来全光网络迫切需要能够实现多种功能的新型光波导器件。
微环谐振器(简称微环)满足了上述两个要求,其微纳米量级的尺寸非常适于大规模单片紧密集成。
本文首先说明了光的全反射理论和波导的基本结构。
然后介绍了光学微环谐振腔器件原理和他们的光学传输特性。
基于绝缘体上硅波导(Silicon-On-Insulator SOI)的微纳米环形谐振腔,由于其尺度为微纳米范围,具有超高的集成度并且其加工技术可以和互补型金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor COMS)工艺相兼容,使其正在成为光器件加工的诱人方案。
我们在这里提出一种耦合的集成光波导结构,这样的结构可以使集成化的光波导陀螺的灵敏度得到加强。
关键词: 微谐振腔, 光波导,SOI,陀螺RESEARCH&APPLICATIONS OF OPTICAL MICRORINGRESONATORSAbstractWith the development of fiber-optic communication technologies, high-performance and low-cost are both desirable for optical communication networks.The core technology includes small-size optical waveguide devices with the potentials for integrations.In addition, optical waveguide devices with various functions for all optical signal processing are becoming more important for the realization of future all-optical networks.The microring resonator is a suitable candidate to meet these two requirements.Moreover, its small size is very suitable for integration with large dimension.In this thesis, we first introduce the light of total reflection theory and the basic structure of waveguide. Then we introduce the principle of mcroring resonator,analysis their transmission property. Micro-ring resonators based on silicon- on-insulator (SOI) structure are promising building-blocks for ultra-compact and highly integrated photonic circuits. The fabrication technology is mostly CMOS-compatible.We propose a configuration of integrated waveguide structure consisting of resonators coupled to an arc-shape waveguide. Such proposed configuration can be used to realize highly compact optical gyroscope for rotation sensing.Key words: microresonators ,waveguide ,SOI ,Gyroscope1. 引言光通信,顾名思义,即用光作为信息的载体来传递信号,在通信不发达的古代,人们就已经懂得利用光来传递信息。
Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies中文翻译
光频率介质纤维表面波导Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies高锟(G.A. Hockham)关键词:光学纤维,波导摘要:折射率高于周围区域的介质纤维是作为在光频段引导传输的可能的介质的一种介电波导形式。
文章中讨论的这种特殊的结构形式是圆的横截面。
用作通信目的的光波导传播模式的选择通常主要考虑损耗特性和信息容量。
文章中讨论了介电损耗,弯曲损耗和辐射损耗并且讨论了与信息容量相关的模式稳定,色散和功率控制,同时也讨论了物理实现方面,也包含 了对对光学和微波波长的实验研究。
主要符号列表:n J = n 阶的第一类贝塞尔函数n K = 2π修正的第二类n 阶的变型贝塞尔函数β = g2λπ,波导的相位系数 n J ' = n J 的一阶导数n K ' = n K 的一阶导数i h = 衰减系数或辐射波数i ε = 相对介电常数0k = 自由空间传播系数a = 光纤半径γ = 纵向传播系数k = 波耳兹曼常数T = 绝对温度,Kc β = 等温可压缩性λ = 波长n = 折射率)(H i υ = 第υ阶Hankel 函数的第i 阶导数υH ' = υH 的导数 υ = 方位角传播系数=21υυj -L = 调制周期下标n 是整数,下标m 是n J = 0的第m 个根。
1. 简介折射率高于周围区域的介质纤维是一种介电波导,它代表了光频段中能量有向传输的一种媒介。
这种结构形式引导电磁波沿着不同折射率区域的特定边界传播,相关电磁场部分在光纤内部分在光纤外。
外部电磁场在垂直于传播方向上是逐渐消失的,以且在无穷远处以近似指数的形式衰减到零。
这种结构经常被称为开放波导,以表面波模式传播。
下面要讨论的是具有圆形截面的特种介质纤维波导。
2.介质纤维波导具有圆形截面的介质纤维能够传输所有的H 0m 模、E 0m 模和HE nm 混合模。
表面等离子体激元纳米激光器技术及应用研究进展
表面等离子体激元纳米激光器技术及应用研究进展陈泳屹;佟存柱;秦莉;王立军;张金龙【摘要】Conventional semiconductor lasers suffer from the scale of the diffraction limit due to the light to be confined by the optical feedback systems. Therefore, the scales of the lasers cannot be miniaturized because their cavities cannot be less than the half of the lasing wavelength. However, lasers based on the Surface Plas- mon Polaritons(SPPs) can operate at a deep sub-wavelength, even nanometer scale. Moreover, the develop- ment of modern nanofabrication techniques provides the fabrication conditions for micro - or even nanometer scale lasers. This paper reviews the progress in nano-lasers based on SPPs that have been demonstrated re-cently. It describes the basic principles of the SPPs and gives structures and characteristics for several kinds of nanometer scale lasers. Then, it points out that the major defects of the nanometer scale lasers currently are focused on higher polariton losses and the difficultiesin fabrication and electronic pumping technologies men- tioned above. Finally, the paper considers the research and application prospects of the nanometer scale lasers based on the SPPs.%传统半导体激光器由于采用光学系统反馈而存在衍射极限,其腔长至少是其发射波长的一半,因此难以实现微小化。
华新电阻规格书
Functional code X : Thick film low ohm M : Metal low ohm N : Metal low ohm, high power W : Thick film low TCR P : Thick film low TCR high power ( 2512 size=2 watt, 2010 size=1 watt, 1210 size=0.5 watt, 1206 size=0.5 watt,
R002
Tolerance F : +/- 1% J : +/- 5% P : Jumper
Packaging code P : 4” reel taping T : 7” reel taping A : 7” reel taping 15Kpcs Q : 10” reel taping G : 13” reel taping R : 0603 2mm pitch taping B : Bulk K : Bulkcase
Termination code L = Sn base (Lead free) 5 3E SSP (total)
WW
25
M
F
T
L
Type code WW: R< 1ohm MW: R< 1ohm Automotive SW: R< 1ohm Anti-sulfuration
Size code 25 : 2512 (6432) 20 : 2010 (5025) 18 : 1218 (3248) 12 : 1206 (3216) 10 : 1210 (3225) 08 : 0805 (2012) 06 : 0603 (1608) 04 : 0402 (1005)
A Conformal Finite Difference Time Domain Technique for Modeling Curved Dielectric Surfaces
A Conformal Finite Difference Time Domain Technique for Modeling Curved Dielectric SurfacesWenhua Yu ,Senior Member,IEEE,and Raj Mittra ,Life Fellow,IEEEAbstract—In this paper,we present a simple yet accurate con-formal Finite Difference Time Domain (FDTD)technique,which can be used to analyze curved dielectric surfaces.Unlike the ex-isting conformal techniques for handling dielectrics,the present approach utilizes the individual electric field component along the edges of the cell,rather than requiring the calculation of its area or volume,which is partially filled with a dielectric material.The new technique shows good agreement with the results derived by Mode Matching and analytical methods.Index Terms—CFDTD,dielectric resonator (DR).I.I NTRODUCTIONDIELECTRIC loaded resonators and filters have important applications in many microwave communication devices.Dielectric resonators (DRs)are usually rod-like structures inside a cylindrical enclosure [1],[2].For the cylindrical resonators commonly used in practical applications,the con-ventional FDTD algorithm designed for the Cartesian system cannot be employed directly to simulate curved dielectric surfaces [3]in an accurate manner.This is because evenwith a very fine mesh(),the staircasing procedure introduces errors that are significant for narrow-band filter-type applications.Several enhanced FDTD techniques [4]–[6]have been proposed in the literature for modeling curved dielectric surfaces.These approaches employ a weighted volume average concept,which requires the computation of the area and volume of the partially-filled cell.Because these algorithms are based only on the use of the effective dielectric constant of the FDTD cell that is filled with dissimilar materials,they cannot distinguish between cells that have different geometrical properties insofar as the partial filling is concerned,but have the same fill factor.As mentioned above,the technique for handling curved di-electric surfaces used in this paper is not based on the effective dielectric constant approach.Instead,it makes use of the infor-mation on the edges of the cell to devise a field update algo-rithm,bypassing the area and volume calculations.The numer-ical results presented in the paper demonstrate that the algorithm produces results that have improved accuracy over existing con-formal dielectric techniques.To validate the proposed approach,we consider two test ex-amples.First,we calculate the resonant frequencies of a cylin-drical DR loaded in a rectangular cavity.Next,we investigate a cylindrical DR sandwiched between two parallel PEC plates.Manuscript received July 13,2000;revised December 1,2000.The authors are with Electromagnetic Communication Laboratory,The Penn-sylvania State University,University Park,PA 16802USA.Publisher Item Identifier S 1531-1309(01)01967-5.Both of these problems have been investigated previously by using other conformal techniques.II.FDTD M ETHOD FOR C URVED D IELECTRICSA.Existing Conformal Dielectric FDTD AlgorithmsTypically,existing conformal dielectric FDTD algorithms employ the weighted area or volume average to deal with the cells filled with different materials [4]–[6],as shown in Fig.1.The corresponding effective dielectric constant used in [5]and [6]is writtenas(1)anddirection;dielectric surface parameter inside the cells that are filled with dissimilar materials[5];Fig.1.Conformal dielectric techniques[4,5,6].We note from Fig.3that the edges(5)(6) where-andYU AND MITTRA:CONFORMAL FDTD TECHNIQUE27 loaded with a cylindrical dielectric rod(Fig.4)as well as acylindrical DR sandwiched between two parallel PEC plates.For both of these examples,the time step was taken tobe(7)We note from(7)that we do not have to compromise the Courantcondition in this algorithm.Returning to the dielectric-loaded cavity problem in Fig.4,we choose,for the sake of facilitating the comparison with pre-viously published results,the relative dielectric constant of thecylindrical rod to be38and assume that the pedestal below thisrod has a dielectric constant of1,in accordance with the spec-ifications given in[1].Next,we generate a nonuniform meshvia the mesh generation software available in[7].In the simu-lation of the geometry1in Table I,the entire domain includes4847cells,theand46and46and-andandHEM),for which the results given in both[5]and[6]deviatenoticeably from the theoretical values,are shown in Table IIbelow,along with those derived by using the present scheme.TABLE IC OMPARISON OFD IFFERENT M ETHODS FOR A D IELECTRIC R OD IN AR ECTANGULAR C AVITYTABLE IIC OMPARISON OFD IFFERENT M ETHODS FOR ADRIt is evident from the above table that the results obtainedvia the present conformal dielectric scheme are in very goodagreement with the theoretical values.IV.C ONCLUSIONA simple yet accurate scheme to model curved dielectric sur-faces in the context of FDTD has been introduced in this paper.The new updating scheme does not require area or volume cal-culations,and is convenient to apply without the burden of cal-culating the truncated cell areas and volumes which are partiallyfilled with a dielectric material.Hence,the mesh generation forthis conformal technique is quite simple.A more general av-erage formulation may be employed to calculate the effectivedielectric constant for large difference between the two dielec-tric constants.R EFERENCES[1]X.-P.Liang and K.A.Zakim,“Modeling of cylindrical dielectric res-onators in rectangular waveguides and cavity,”IEEE Trans.MicrowaveTheory Tech.,vol.41,no.12,pp.2174–2181,Dec.1993.[2]S.J.Fiedziusko,“Dual-mode dielectric resonator loaded cavity filters,”IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.MTT–30,no.9,pp.1311–1316,Sept.1982.[3]K.S.Yee,“Numerical solution of initial boundary value problems in-volving Maxwell’s equations in isotropic media,”IEEE Trans.AntennasPropagat.,vol.AP-14,pp.302–307,May1966.[4]M.Celuch-Marcysiak and W.K.Gwarek,“Higher order modeling ofmedia surfaces for enhanced FDTD analysis of microwave circuits,”inProc.24th European Microwave Conf.,vol.2,Cannes,France,1994,pp.1530–1535.[5]N.Kaneda,B.Houshm,and T.Itoh,“FDTD analysis of dielectric res-onators with curved surfaces,”IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.45,no.9,pp.1645–1649,Sept.1997.[6]S.Dey and R.Mittra,“A conformal finite-difference time-domain tech-nique for modeling cylindrical dielectric resonators,”IEEE Trans.Mi-crowave Theory Tech.,vol.47,no.9,pp.1737–1739,Sept.1999.[7]W.Yu and R.Mittra,“A conformal FDTD software package modelingantennas and microstrip circuit components,”IEEE Antennas Propagat.Mag.,vol.42,no.5,pp.28–39,Oct.2000.。
《光纤传输理论》PPT课件 (2)
第1章 光纤的传输理论
第1章 光纤的传输理论
光传输的两种理论
射线光学:用光射线去代表光能量传输路 线的方法。
波动光学:把光纤中的光作为经典电磁场 来处理。
第1章 光纤的传输理论
1.1 光纤的基本性质 1.1.1 光纤的结构、分类和光的传输 光纤的结构:光纤是横截面很小的可绕透明长丝,它在长距离内有束缚 和传输光的作用。
20世纪80年代:研制成功了掺稀土的光纤放大器 与光纤激光器。
20世纪90年代:大量产品走出实验室,形成光纤 信息产业。
光纤通信是在低损耗通信光纤和半导体激光器的基础
上发展起来的。
1966年,英籍华裔学者高锟 (C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A. Hockham)发表了论文《光频 率介质纤维表面波导》阐述 了利用光纤(Optical Fiber)进 行信息传输的可能性和技术 途径的论文。
n(r)
{n0 [1 ( na
r a
)g
]
r<a r≥a
g的最佳值是2
2.光的传输
(1)近轴子午光线
右图显示了近轴子午光线的 传输轨迹。 从光纤端面上平行入射的光 线与从光纤端面同一点出发 的近轴子午光线经过适当的 距离后又从新汇聚到一点, 也就是说他们有相同的传输 时延,有自聚焦性质。
2.光的传输
1.1.2光纤的传输性质
1.光纤的损耗: 纤芯和包层物质的吸收损耗,包括石英材料的本征吸
收和杂质吸收。 纤芯和包层材料的散射损耗,包括瑞利散射损耗以及
光纤在强光场作用下受激喇曼散射和受激布里渊散射; 光纤表面的随机畸变和粗糙所产生的波导散射损耗; 外套损耗
1.1.2光纤的传输性质
石英光纤的固有损耗:
光纤的本征吸收和本征散射
第八部分导行电磁波Guidedwave
n 的每一种组合构成一种模式,以TMmn表示。 例如 TM11表示 m = 1, n = 1 的场结构,具有这种场结构的波称为TM11波。
5,数值大的 m 及 n 模式称为高次模,数值小的称为低次
模。
矩形波导中TM波的最低模式是TM11波。Dominant mode
E
E
H TEM波
es
es
H TM波
es
H TE波
几种常用导波系统的主要特性
名称 双导线 同轴线 带状线 微带 矩形波导 圆波导 光纤
波形 TEM波 TEM波 TEM波 准TEM波 TE或TM波 TE或TM波 TE或TM波
电磁屏蔽
使用波段
差
> 3m
好
> 10cm
差
厘米波
差
厘米波
好
厘米波、毫米波
好
厘米波、毫米波
表明横向电场与横向磁场相位相差 /2 ,因此,沿 Z 方 向没有能量单向流动,这就意味着电磁波的传播被截止。
矩形波导中存在的模式 矩形波导中可能存在的模式有TMmn(m>0,n>0)和
TEmn(m0,n 0),每种波型对应有各自的截止波长。
若不同模式的波具有相同的截止波长,称这两种模式简并。
矩形波导中TMmn和TEmn,当m和n分别相等时,为简并波形。
没有电场或磁场分量,即电场和磁场垂直于电场传播方向;
(TM波或E波): Transverse magnetic wave:在波传播的方向上有
电场分量,但没有磁场分量,即磁场垂直于电场传播方向;
(TE波或M波): Transverse electronic wave:在波传播的方向上有
数据通信_3_1(光纤通信及SDH)
2. 按传播模式分类--多模光纤与单模光纤 传播模式概念
光是一种频率极高(3×1014 赫兹)的电磁波, 当它在光纤中传播时,根据波动光学理论和电磁场 理论,需要用麦克斯韦式方程组来解决其传播方面 的问题 而通过繁琐地求解麦氏方程组之后就会发现, 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时,光在光 纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播,如 TMmn模、TEmn模、HEmn模等等(其中m、n=0、 1、2、3、……) 其中HE11模被称为基模,其余的皆称为高次模
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3.2 光纤通信的优点
3. 通信串话小,保密性强
光波在光纤中传输时只在其芯区进行,基本上没有 光“泄露”出去,因此其保密性能极好。
4. 抗电磁干扰
不怕外界强电磁场的干扰 (光纤是用石英制成的) 不受外界光的影响,强电、雷电等不会影响光纤传 输性能 在核辐射环境,也能正常进行通信
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3.2 光纤通信的优点
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3.1 光纤通信的历史
光纤通信的里程碑:1966年7月,英藉、华裔学者 高锟博士(K.C.Kao)在PIEE 杂志上发表了一篇文 章《用于光频的光纤表面波导》 该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体实现 光通信的可能性。只要解决好玻璃纯度和成分等问 题,就能够利用玻璃制作光学纤维,从而高效传输 信息。 更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤 的可能性,即加强原材料提纯,加入适当的掺杂剂, 可以把光纤的衰耗系数降低到20dB/km 以下(当时 世界上用于工业、医学方面的光纤,其衰耗在 1000dB/km 以上)
光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成的涂敷 层,其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂 敷后的光纤外径约1.5 厘米。
高带外抑制特性微波陶瓷波导滤波器的设计
2021年4月Journal on Communications April 2021 第42卷第4期通信学报V ol.42No.4高带外抑制特性微波陶瓷波导滤波器的设计梁飞,蒙顺良,吕文中(华中科技大学光学与电子信息学院,湖北武汉 430074)摘 要:介绍了陶瓷波导滤波器的设计理论,采用耦合通槽分别与浅、深耦合盲孔的组合结构来满足正、负耦合带宽要求,通过调整3~6腔体的交叉耦合来改善滤波器传输曲线的对称性,同时实现滤波器近端和远端的带外抑制,在此基础上设计了一款5G基站用六腔陶瓷波导滤波器。
在该滤波器的优化过程中,详细讨论了3~6腔体交叉耦合通槽的相对位置偏移量和交叉耦合通槽的长度对滤波器传输零点位置、近端和远端带外抑制特性的影响,并给出了相关的变化规律。
经优化后滤波器性能指标如下:中心频率为3.5 GHz,工作带宽为200 MHz,插入损耗≤1.2 dB,回波损耗≥17 dB,近端带外抑制≥25 dB,远端带外抑制≥51 dB。
根据仿真模型结构参数制备得到的样品,其性能测试结果与仿真结果吻合良好。
关键词:陶瓷波导滤波器;负耦合结构;交叉耦合通槽;带外抑制中图分类号:TN713文献标识码:ADOI: 10.11959/j.issn.1000−436x.2021029Design of microwave ceramic waveguide filter withhigh out-of-band suppression characteristicsLIANG Fei, MENG Shunliang, LYU WenzhongSchool of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China Abstract: The design theory of ceramic waveguide filter was introduced, and then the combination structure of coupling through slot with shallow or deep coupling blind hole was designed, which could meet the requirements of positive and negative coupling bandwidth. By adjusting the cross coupling between 3~6 cavities, the symmetry of the filter transmis-sion curve was improved, and the near and far end band suppression of the filter was realized. Finally, a six-cavity ce-ramic waveguide filter for 5G base station was designed. In the process of optimizing the filter, the influences of the rela-tive position offset of the cross-coupling through slot and the length of the cross-coupling through slot on the transmis-sion zero position, the near end and far end out of band suppression characteristics of the filter were discussed in detail, and the relevant change rules were given. The performance indexes of the optimized filter were as follows, center fre-quency was 3.5 GHz, working bandwidth was 200 MHz, insertion loss ≤ 1.2 dB, return loss ≥ 17 dB, near end out of band rejection ≥ 25 dB, far end out of band rejection ≥ 51 dB. According to the structural parameters of the simulation model, the performance test results of the samples are in good agreement with the simulation results.Keywords: ceramic waveguide filter, negative coupling structure, cross-coupling through slot, out-of-band suppression1引言随着5G通信时代的来临,大规模天线技术和有限的频谱资源对微波器件的尺寸、工作性能等各项指标都提出了更高的要求。
光通信技术研究现状及发展趋势
综述光通信技术研究现状及发展趋势吕向东,梁雪瑞,喻千尘,马卫东(武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉 430205)摘 要:随着人们对网络带宽需求的不断快速增长以及新的应用和网络服务的不断发展,光网络的发展面临着传输容量、交换粒度和网络控制的巨大瓶颈。
为了解决这些问题,世界各地的研究人员提出了新的解决方案。
论述了近年来光网络领域的技术创新,重点讨论了动态可重构光网络、集成光电子学以及大容量光纤传输技术的发展,并展望分析了光网络未来的发展趋势,为之后相关的研究提供了参考。
关键词:光通信网络;可重构光分叉复用器;相干光通信;空分复用中图分类号:TN929.5文献标识码:Adoi: 10.11959/j.issn.1000−0801.2019009Research status and development trend ofoptical communication technologyLV Xiangdong, LIANG Xuerui, YU Qianchen, MA WeidongAccelink Technologies Co., Ltd., Wuhan 430205, ChinaAbstract: With the rapid growth of network bandwidth demand and the development of new applications and net-work services, the development of optical networks is facing a huge bottleneck of transmission capacity, switching granularity and network control. In order to solve these problems, researchers around the world have put forward new solutions. The technological innovation in optical networks in recent years was discussed, the development of dy-namic reconfigurable optical network, integrated optoelectronics and optical fiber transmission technology was mainly discussed, and the future development trend of optical networks was analyzed in order to provide reference for related research.Key words: optical communication network, ROADM, coherent optical communication, space division multiplexing1 引言1966年,华裔物理学家高琨博士在《PIEE》杂志上发表了论文《Dielectric fiber surface waveguides for optical frequencies》,从理论上证明了光纤作为传输媒介实现长距离、大容量通信的可能性,并论述了实现低损光纤的技术途径奠定了光纤通信的基础。
【2017年整理】光纤激光器军事领域的应用
光纤军事领域的应用【摘要】通过大学物理实验光纤专题实验的学习和操作,对光纤有了初步了解。
为更加全面深入了解光纤的应用,我就光纤在军事方面的应用展开了解。
随着光纤的不断发展,在军事领域展现出越来越重要的应用前景。
主要介绍了光纤技术原理及优势,重点探讨了光纤技术在军事领域的应用。
【关键词】光纤;军事领域;应用【Key words】High—power;fiber laser;military field;pplication 1 引言由于光纤作为一种传输媒质,与传统的铜电缆相比具有一系列明显的优点,因此,自70年代以来,光纤技术不仅在电信等民用领域取得了飞速的发展,而且因其抗电磁干扰、保密性好、抗核辐射等能力,以及重量轻、尺寸小等优点,使它也得到了各发达国家政府和军方的重视与青睐。
在美国,三军光纤技术开发活动的计划项目分成五大部分:有源和无源光元件、传感器、辐射效应、点对点系统和网络系统。
由三军光纤协调委员会进行组织,每年投资为5千万美元。
在面向21世纪的今天,美国国防部已把“光子学、光电子学”和“点对点通信” 列为2010年十大国防技术中的两项。
其中光纤技术占据着举足轻重的地位。
这预示着美国等西方国家对光纤技术军事应用的研究将全面展开并加速进行。
而各项先期应用及演示、验证表明。
21世纪的军事通信和武器装备离开了光纤技术将无“现代化”或“先进”可言,在未来战争中将处于被动挨打的局面。
2 大功率光纤激光器所谓光纤激光器就是利用稀土掺杂光纤作为增益介质的激光器。
大功率光纤激光器由于广泛采用了包层泵浦技术,无论在光束质量、工作效率、结构体积和系统维护等方面,与同等功率水平的传统激光器相比,均占有明显的优势。
一是光转换效率高。
光纤激光器独特的波导式结构设计,减少了不必要的能量损失,因而有潜力达到最高效率。
目前光纤激光器的效率是60%一80%,而其他激光器报导的最大效率只有50%左右。
二是输出高功率及输出稳定性好。
光通信技术研究现状及发展趋势
光通信技术研究现状及发展趋势吕向东;梁雪瑞;喻千尘;马卫东【摘要】随着人们对网络带宽需求的不断快速增长以及新的应用和网络服务的不断发展,光网络的发展面临着传输容量、交换粒度和网络控制的巨大瓶颈.为了解决这些问题,世界各地的研究人员提出了新的解决方案.论述了近年来光网络领域的技术创新,重点讨论了动态可重构光网络、集成光电子学以及大容量光纤传输技术的发展,并展望分析了光网络未来的发展趋势,为之后相关的研究提供了参考.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】9页(P70-78)【关键词】光通信网络;可重构光分叉复用器;相干光通信;空分复用【作者】吕向东;梁雪瑞;喻千尘;马卫东【作者单位】武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430205;武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430205;武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430205;武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430205【正文语种】中文【中图分类】TN929.51966年,华裔物理学家高琨博士在《PIEE》杂志上发表了论文《Dielectric fiber surface waveguides for optical frequencies》,从理论上证明了光纤作为传输媒介实现长距离、大容量通信的可能性,并论述了实现低损光纤的技术途径奠定了光纤通信的基础。
此后数年中,随着光纤损耗的降低及新的激光器件和光检测器等光通信器件的不断研制成功,光纤通信得到爆炸式的发展,各种实用的光纤通信系统陆续出现。
半个世纪以来,光传输技术一直在不断的发展前进之中,光源、传输介质、传输技术、光器件等各个方面的发展进步,促进了光网络的整体提升。
通信光电子器件是光纤通信技术的基础与核心,“里程碑”式的光器件技术对光纤通信的发展应用产生深远影响和巨大变革:20世纪70年代,室温连续运转半导体激光器和低损耗光纤的出现使光通信系统商用成为可能[1];20世纪80年代,DFB激光器的出现使光纤单模传输成为可能,光纤通信系统的传输距离和传输质量大幅提升[2];20世纪90年代,EDFA等光放大器的实现奠定了光纤通信长距离传输的基础[3];2000年,AWG等波分复用/解复用器件在DWDM系统商用,极大地扩展了光纤通信传输容量[4];2010年,相干光通信技术大力发展,与传统的IM/DD相比,相干光通信系统具有灵敏度高、传输距离长、波长选择性好、通信容量大的优势,相干技术把光通信系统的传输容量提升了一个台阶[5]。
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光频率介质纤维表面波导Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies高锟(G.A. Hockham)关键词:光学纤维,波导摘要:折射率高于周围区域的介质纤维是作为在光频段引导传输的可能的介质的一种介电波导形式。
文章中讨论的这种特殊的结构形式是圆的横截面。
用作通信目的的光波导传播模式的选择通常主要考虑损耗特性和信息容量。
文章中讨论了介电损耗,弯曲损耗和辐射损耗并且讨论了与信息容量相关的模式稳定,色散和功率控制,同时也讨论了物理实现方面,也包含 了对对光学和微波波长的实验研究。
主要符号列表:n J = n 阶的第一类贝塞尔函数n K = 2π修正的第二类n 阶的变型贝塞尔函数β = g2λπ,波导的相位系数 n J ' = n J 的一阶导数n K ' = n K 的一阶导数i h = 衰减系数或辐射波数i ε = 相对介电常数0k = 自由空间传播系数a = 光纤半径γ = 纵向传播系数k = 波耳兹曼常数T = 绝对温度,Kc β = 等温可压缩性λ = 波长n = 折射率)(H i υ = 第υ阶Hankel 函数的第i 阶导数υH ' = υH 的导数 υ = 方位角传播系数=21υυj -L = 调制周期下标n 是整数,下标m 是n J = 0的第m 个根。
1. 简介折射率高于周围区域的介质纤维是一种介电波导,它代表了光频段中能量有向传输的一种媒介。
这种结构形式引导电磁波沿着不同折射率区域的特定边界传播,相关电磁场部分在光纤内部分在光纤外。
外部电磁场在垂直于传播方向上是逐渐消失的,以且在无穷远处以近似指数的形式衰减到零。
这种结构经常被称为开放波导,以表面波模式传播。
下面要讨论的是具有圆形截面的特种介质纤维波导。
2.介质纤维波导具有圆形截面的介质纤维能够传输所有的H 0m 模、E 0m 模和HE nm 混合模。
通过解临界状态的麦克斯韦方程组可以得到特征方程如下(临界状态由物质结构确定):对于HE nm 模}K K 1J J 1{}K K ({112221112222111122221022)()()()()()()())(u u u u u u u u u u J u J u u u k n n n n n n n n n '+'⨯'+'=+εεβ (1) 对于E 0m 模)()()()202022101011K K J (J u u u u u u '-='εε (2) 对于H 0m 模)()()()(2020210101K K 1J J 1u u u u u u '-=' (3) 辅助方程定义了u1和u2之间的关系,如下)()(21202221εε-=+a k u u120221εγk h +=220222-εγk h +=auh=,i=1 and 2ii其中下标1和2分别指纤芯和外围部分。
除了最低阶HE11混合模外,所有模都存在截止频率。
HE11模可认为存在两个正交偏振模,且随着结构尺寸的减小,光纤外部传输的能量百分比会相应增大。
因此,当在HE11模中实现波导时,有可能通过充分减小光纤直径来实现单模传输,在这种条件下,相当大一部分能量在光纤外部传播。
如果外部介质比内部的电介质媒介损耗更低就会减少波导的衰减。
正因为有这些特性,HE11模式引起了特别的关注。
传输HE11模介质纤维可用于光频段,其物理和电磁方面的特性会在下面详细说明,继而得到用于长距离通信波导的可行性和预期性能的相关结论。
3.材料方面介质纤维波导的损耗主要由构成光纤和周围介质的材料的损耗确定的,而光纤内外传输能量的比例和两种介质的相对损耗决定了其对全部损耗的相对贡献。
总之,人们希望在两种介质中都有较低的损耗,以便得到令人满意的低衰减的光波导。
3.1 物质损耗特性电介质中大部分的损耗都是由吸收和散射现象导致的,包含的特殊机制因每种材料而不同且取决于传播波长。
我们证实了波长在0.1~100um之间的物质损耗特性,该波长范围内介质纤维波导的物理尺寸和信息容量都易于得到。
3.1.1 散射:产生散射的原因有以下几点(a)材料结构无序性(b)结构缺陷(c)微粒杂质(d)无规则波动。
对于晶体材料,前两个原因占主要部分。
多晶材料和部分非晶态部分晶态的材料结构无序,这导致了很高的散射损耗。
单晶材料是有序的但可能会有结构缺陷;如果缺陷不明显且与波长相比体积很小的话,散射损耗可能不会很大。
然而,通常很难得到较长尺寸的这种材料。
对于非晶态材料,比如有机聚合物和无机玻璃,(c)和(d)因素就更主要了。
有机聚合物经常含有直径远远大于1um的化学微尘,这是由制造环境的无法控制导致的。
这种不好的性质可通过无尘环境和制备过程中再蒸馏单体和催化剂来消除。
对于无机玻璃来说,相关温度足够高可以使得大部分杂质颗粒发生化学分解,导致这些微粒成为杂质中心。
玻璃态是液体过冷的结果,从而使玻璃态固体保持着液态的部分基本性质,因此会出现材料密度的局部波动,由此引起的散射可表述如【2】:c kT n βλ243)1(1036-⨯ dB/m对于虚拟温度为1000℃的无机玻璃,散射损耗大约为1dB/km 。
虚拟温度是玻璃粘度增大到玻璃可看作固态时的温度值。
对玻璃态材料来说晶粒形成是一种结构缺陷,玻璃态材料中的晶粒大小可通过冷却速率控制。
光纤的冷却速率很大,这就使得晶粒既少又小。
快速冷却玻璃的结晶引起的散射遵循瑞利散射定律,即损耗正比与λ−4。
据估计波长1um 处损耗大约是每公里几个分贝。
3.1.2 吸收:由于分子的紧密堆积,固体中通常有很宽的吸收带,它们是由分子和电子系统的自然振动频率产生的。
在这些频率附近,外部电磁场的能量耦合到分子和电子系统的振动中。
在波长1-100μm 范围内,许多纵向和旋转分子的共振几乎存在于所有的物质中,尤其是长链聚合物。
较强的吸收遍布大部分范围。
在0.1—0.3μm 范围内存在电子共振吸收带宽,中间区域(例如0.3-1μm )共振吸收现象相对缺乏,说明了材料在这个区域的损耗较低。
在无机玻璃中,吸收是由杂质离子的存在而产生的。
我们知道在高质量的光学玻璃中,在1-3μm 的波长范围内吸收损耗主要是由Fe 2+和Fe 3+引起的。
Fe 2+在波长为1μm 处有一个吸收带,而Fe 3+的吸收带以0.4μm 为中心。
在某些玻璃系统中,据估计在吸收带中心处,每一百万的Fe 2+引起的吸收会导致吸收系数不到20dB/km 。
3.1.3 低损耗材料现状目前所知的在我们所能探测的频率范围内,低损耗材料主要位于光谱的可见光部分。
原因是在这一频率范围内我们对于透明材料有着较高的需求。
我们所知的在可见光谱部分中最好的透明材料是高质量光学玻璃,熔融石英,聚甲基丙烯酸酯,聚炳乙烯。
报道的玻璃最好的吸收系数是每厘米0.05%,这与在1μm 波长处Tanσ=10-8相符合,产生了每公里200dB 的大损耗。
对聚甲基丙烯酸酯所公布的数据表明最好的吸收系数是每厘米0.2%,这与0.7μm 波长处的相符合,产生了每公里600dB 的大损耗。
这是具有高粒子散射损耗的商用材料。
典型的吸收波长曲线如下图1,2和3所示,分别展示了玻璃,石英,聚甲基丙烯酸酯样品的测量结果,该实验是为了获得低吸收损耗玻璃。
目前,由于激光玻璃设备的加入,结果正在额外的改善。
可以预见,随着铁质杂志浓度可能会降低到百万分之一,在大约0.6μm 处损耗为每公里20dB 的的玻璃将会诞生。
4.电磁方面通信中所用的光纤波导传输模式的选择要考虑到损耗特性和信息容量。
4.1 介质损耗光纤介质波导把自由空间作为它的无损耗的外部媒介,这对于选择半径,介质常数,传播模式都是有利的。
这样从自由空间到介质光纤的能量比例就大了。
通过检查这个系统具有代表性的eqn.1,我们发现当一个特殊频率接近截止频率的时候,外部媒介的径向衰减系数就会下降,相应的外部区域的能量比例就增加了。
E0,H0和HE11模式的特点在图4和图5中都有所体现,并将有效损耗以分贝形式在图6和图7中显示。
这种在损耗特点方面的进展已经在微波频率有所探究。
E0已经被应用了。
在微波区域内,波导的半径仅仅几毫米。
远远小于工作波长的支持结构也许被设计用于最小的反射和辐射损耗。
当辐射不明显而允许波导忽略弯曲的时候,径向衰减系数经常被设计以得到最低的有效衰减系数。
这个方面我们将以后再讨论。
在可见波长区,以自由空间作为它的外部媒介的介质波导的传输时十分困难的。
在探索使损耗减小的有利条件时,处于亚微米等级的物理尺寸成为了一个严重的障碍。
低损耗传输的半径比波长要小的多,一般为波长的十分之一。
这将会导致波导不可见,甚至得需要借助光学仪器。
比波长尺寸小的支持将不存在了。
甚至这个尺寸会使得在功率控制和机械强度方面出现问题。
因此,对于光纤频率,阶梯型的结构是必须的。
在这样的结构中,介质光纤被具有同心层的低介电常数的第二层介质所包裹。
由于阶梯厚度制作的和许多波长是相等的,差不多是100微米,所以在外部边界区域的场可以是任意小。
这样的话,波导就能很容易地被传输。
对于一个阶梯状的光纤,传播模式的选择则以信息为基础。
4.2 弯曲损耗当一个表面波导沿着弯曲路径传播时,那有导向性的能量就会产生辐射。
对光纤介质波导来说,这种系统的偏微分方程式彼此是不独立的,所以对这个结果的精确分析是十分困难的。
我们已经解决了曲率半径为常数的弯曲无限带的辐射问题。
描述系统的特征方程如下所示:1√ε{H v (1)}′(kB ){H v (2)}′(kA )−{H v (2)}′(kB ){H v (1)}′(kA )v (1)v (2)′v (2)v (1)′={H v (2)}′(kB )H v (2)(kB ) (4) 此处 k =k 0√εiA=内径B=外径A 是具有对称性的介质中心的半径,当2t/A ≪1时,这种说法十分正确,在这里t 是薄膜厚度。
这个问题在先前已经差不多得到解决。
结果显示,作为弯曲半径函数的辐射损耗是一个变化非常快的函数。
这个结果是从参考5中引用过来的,并如下表1中所示:能量从带的表面会延展很长一段距离。
能量是松散耦合或束缚在波导中。
在这个条件下,一个较小幅度的弯曲将会引起很大的辐射损耗。
也就是说临界半径将会很大。
对于能量比例从里到外都相等的情况下,光纤介质波导的衰减系数要比无线带这种情况的衰减系数大得多。
据说光纤的弯曲损耗很可能比等效的薄膜的弯曲损耗要小得多。
能量比例在100:1的关键曲率半径大约在1000 附近。
在可见光波长区,这是一个变化极快的物理带。
4.3由辐射引起的其他损耗介质波导的物理不连续性通过辐射引起了导向性能量损耗。