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2025-01-21 09:33:05微結(jié)構(gòu)光纖: 微結(jié)構(gòu)光纖是一種具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的光纖，其纖芯和包層通常由多種不同折射率的材料以微米或亞微米尺度組成。這種特殊結(jié)構(gòu)賦予了微結(jié)構(gòu)光纖獨(dú)特的性能，如大模場(chǎng)面積、高非線性效應(yīng)、可控色散等。微結(jié)構(gòu)光纖在光通信、光傳感、非線性光學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，可用于超高速光信號(hào)傳輸、高精度光傳感測(cè)量、高效光頻率轉(zhuǎn)換等。

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下一代通訊光纖:光子晶體光纖

 上海昊量光電設(shè)備有限公司 278
2024-05-09
光子晶體光纖光纖微結(jié)構(gòu)光纖

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微結(jié)構(gòu)光纖問答

2025-05-21 11:15:28半導(dǎo)體激光器怎么導(dǎo)入光纖: 半導(dǎo)體激光器怎么導(dǎo)入光纖：技術(shù)要點(diǎn)與應(yīng)用分析半導(dǎo)體激光器作為現(xiàn)代光通信、激光加工以及醫(yī)療設(shè)備中不可或缺的核心組件，其光輸出特性與光纖的匹配問題成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。如何高效地將半導(dǎo)體激光器的光束導(dǎo)入光纖，確保光能的大化傳輸，并減少損耗，是許多技術(shù)人員和工程師研究的。本文將深入探討半導(dǎo)體激光器導(dǎo)入光纖的關(guān)鍵技術(shù)，分析光耦合的原理、光纖的選擇以及在不同應(yīng)用中的實(shí)際挑戰(zhàn)與解決方案。半導(dǎo)體激光器與光纖的光耦合原理在進(jìn)行光耦合時(shí)，首先要理解半導(dǎo)體激光器的輸出光束和光纖的光學(xué)特性。半導(dǎo)體激光器輸出的光束具有較高的發(fā)散角，而光纖通常要求光束進(jìn)入的角度與光纖的核心區(qū)域完全對(duì)接。為了實(shí)現(xiàn)高效的耦合，必須考慮到兩個(gè)方面：光束的聚焦與光纖的接收能力。 1. 光束的聚焦半導(dǎo)體激光器輸出的光束通常呈現(xiàn)一定的發(fā)散度，因此需要使用光學(xué)透鏡系統(tǒng)進(jìn)行聚焦。這些透鏡可以有效地將激光器輸出的光束聚焦到光纖的輸入端口，從而減少光能在傳輸過程中的損耗。常見的聚焦方式有單透鏡聚焦和復(fù)合透鏡系統(tǒng)聚焦兩種方式，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本較低，后者則適用于更高精度的光纖耦合。 2. 光纖的選擇光纖的選擇同樣是影響光耦合效率的重要因素。主要有單模光纖和多模光纖兩種類型。單模光纖能夠提供更低的損耗和更高的傳輸質(zhì)量，適用于長(zhǎng)距離光通信。而多模光纖則適合短距離應(yīng)用，其成本較低，且能夠支持較大的光斑面積。選擇合適的光纖不僅影響耦合效率，也決定了系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量與成本。光纖與半導(dǎo)體激光器的接駁技術(shù) 對(duì)于半導(dǎo)體激光器與光纖的接駁，常見的技術(shù)方法包括自由空間耦合和微型光學(xué)模塊耦合。 1. 自由空間耦合自由空間耦合技術(shù)采用透鏡或反射鏡將激光器輸出的光束導(dǎo)入光纖。該方法簡(jiǎn)單，且不需要復(fù)雜的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，但是要求激光器和光纖之間的空間距離和對(duì)準(zhǔn)精度較高，稍有偏差就可能導(dǎo)致光損失。 2. 微型光學(xué)模塊耦合隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，微型光學(xué)模塊成為了一種更精確的光耦合技術(shù)。這些模塊內(nèi)置了精密的光學(xué)元件，可以更地將激光輸出端和光纖接頭對(duì)準(zhǔn)，減小了光損耗并提高了傳輸效率。半導(dǎo)體激光器耦合光纖的應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，半導(dǎo)體激光器導(dǎo)入光纖的技術(shù)廣泛應(yīng)用于光通信、醫(yī)療激光、激光顯示和精密制造等領(lǐng)域。尤其在光纖通信中，半導(dǎo)體激光器與光纖的高效耦合直接關(guān)系到信號(hào)的質(zhì)量和傳輸距離；而在激光加工和醫(yī)療領(lǐng)域，精確的光束傳輸可以保證加工精度和治果。總結(jié) 半導(dǎo)體激光器與光纖的光耦合技術(shù)是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，影響著系統(tǒng)的光效、穩(wěn)定性與成本。在實(shí)際操作中，合理的光纖選擇、精確的光束聚焦技術(shù)以及高效的光耦合方式是提高傳輸效率的關(guān)鍵因素。隨著光通信和激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來將會(huì)出現(xiàn)更多創(chuàng)新的解決方案，進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用。

2025-05-22 14:15:21固體激光器可以光纖傳輸嗎: 固體激光器可以光纖傳輸嗎？這個(gè)問題常常困擾著激光技術(shù)的研究人員和工程師。隨著光纖通信技術(shù)和激光器技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的激光器種類被應(yīng)用于光纖系統(tǒng)中。固體激光器作為一種常見的激光源，其是否能夠與光纖結(jié)合并進(jìn)行高效的光纖傳輸，成為了技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要課題。本文將深入探討固體激光器與光纖傳輸?shù)年P(guān)系，分析其技術(shù)可行性、挑戰(zhàn)以及實(shí)際應(yīng)用中的解決方案。固體激光器的工作原理基于固態(tài)材料的激發(fā)和光放大過程，常見的固體激光器包括摻鐿激光器、摻鉺激光器等。與傳統(tǒng)的氣體激光器和半導(dǎo)體激光器相比，固體激光器通常具有較高的輸出功率和較長(zhǎng)的激光波長(zhǎng)，適用于多種工業(yè)應(yīng)用。固體激光器是否可以有效地與光纖結(jié)合進(jìn)行傳輸，涉及到多個(gè)技術(shù)因素。固體激光器的輸出光通常是通過光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行耦合到光纖中的。這一過程要求激光器的輸出光斑與光纖的光學(xué)模式匹配。由于固體激光器輸出的光斑形狀和光纖的接收模式不同，因此在進(jìn)行光纖傳輸時(shí)，常常需要使用透鏡、反射鏡等光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)高效耦合。固體激光器輸出的光功率較大，這就要求光纖的傳輸損耗要盡量低，以確保信號(hào)在光纖中能夠穩(wěn)定傳輸。固體激光器與光纖的耦合和傳輸也面臨一些挑戰(zhàn)。例如，激光器的輸出光通常是空間非高斯模式，而光纖傳輸要求的是高斯模式光波。這就需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)較高的傳輸效率。光纖傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)范圍有限，固體激光器的波長(zhǎng)選擇必須適應(yīng)光纖的工作波長(zhǎng)窗口，才能確保傳輸效果。盡管如此，近年來，隨著光纖技術(shù)的不斷進(jìn)步和固體激光器設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，固體激光器與光纖的高效耦合和長(zhǎng)距離傳輸已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)。例如，利用特殊設(shè)計(jì)的光纖，如大模式光纖（MMF）和特種光纖，可以更好地適配固體激光器的輸出光斑，從而提高傳輸效率和穩(wěn)定性。光纖激光器和激光光纖耦合器的不斷發(fā)展也為固體激光器光纖傳輸提供了新的解決方案。總結(jié)來說，固體激光器在與光纖的結(jié)合與傳輸方面，雖然存在一定的技術(shù)挑戰(zhàn)，但通過合適的耦合技術(shù)和光纖設(shè)計(jì)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定的光纖傳輸。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，固體激光器與光纖的結(jié)合將會(huì)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)激光通信、傳感技術(shù)等領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。

2022-02-16 17:31:31光纖記錄詳解，一文帶你詳細(xì)了解光纖記錄實(shí)驗(yàn)！: 一、光纖記錄工作原理人類的大腦擁有約900億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元之間通過突觸相互連接形成了復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并由此產(chǎn)生各種復(fù)雜的功能。大腦能夠合成和釋放上百種神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)信號(hào)通過突觸釋放的神經(jīng)遞質(zhì)從而在神經(jīng)元之間進(jìn)行傳遞（圖1）。圖1當(dāng)神經(jīng)興奮傳導(dǎo)到突觸末端時(shí)，會(huì)刺激突觸上鈣離子通道打開促使鈣離子大量?jī)?nèi)流，胞內(nèi)鈣離子濃度瞬時(shí)上升，驅(qū)動(dòng)突觸小泡將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙中，釋放出的神經(jīng)遞質(zhì)隨即與突觸后膜上的受體結(jié)合，將遞質(zhì)信號(hào)傳遞給下一個(gè)神經(jīng)元，從而進(jìn)行信息的逐級(jí)傳遞（圖2）。這些神經(jīng)元以復(fù)雜的通路投射到多個(gè)腦區(qū)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)認(rèn)知、情感、控制、動(dòng)機(jī)、獎(jiǎng)勵(lì)等豐富的功能。光纖記錄系統(tǒng)則可以通過檢測(cè)鈣離子和神經(jīng)遞質(zhì)的熒光變化程度來表征群體神經(jīng)元的活動(dòng)情況。圖2那么光纖記錄是如何檢測(cè)神經(jīng)活動(dòng)的呢？以鈣離子熒光信號(hào)檢測(cè)為例，光纖記錄系統(tǒng)的技術(shù)原理是借助鈣離子濃度變化與神經(jīng)元活動(dòng)之間的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用特殊的熒光染料或者蛋白質(zhì)熒光探針，將神經(jīng)元中鈣離子的濃度通過熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出來，并被光纖記錄系統(tǒng)捕捉，從而達(dá)到檢測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)的目的。在神經(jīng)系統(tǒng)中，靜息狀態(tài)時(shí)神經(jīng)元胞內(nèi)鈣離子濃度為50-100nM，而在神經(jīng)元興奮時(shí)胞內(nèi)鈣離子濃度能上升10-100倍，因此我們可以通過注射鈣離子基因編碼指示劑（Calcium indicator，如GCaMPs、RCaMPs等）來標(biāo)記鈣離子。鈣離子指示劑帶有熒光蛋白（如GFP、RFP等）及其變異體的蛋白質(zhì)，可與鈣調(diào)蛋白（CaM）和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結(jié)合（圖3左）。當(dāng)神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)鈣離子通道打開，大量鈣離子內(nèi)流并與CaM結(jié)合，導(dǎo)致M13和CaM結(jié)構(gòu)域相互作用，引發(fā)cpEGFP結(jié)構(gòu)重排，從而增強(qiáng)綠色熒光信號(hào)（圖3 右）。因此我們可以通過檢測(cè)鈣信號(hào)的變化來表征神經(jīng)元的活動(dòng)，進(jìn)而研究神經(jīng)元活動(dòng)與動(dòng)物行為的相關(guān)性，探究復(fù)雜行為背后的調(diào)控機(jī)制。圖3(Marisela Morales, et al. Neuron, 2020)圖4：VTA-VGluT2神經(jīng)元編碼先天逃避反應(yīng)光纖記錄檢測(cè)神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)的原理與上述方法相同，把cpEGFP嵌入特定的神經(jīng)遞質(zhì)受體，受體與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后會(huì)引發(fā)受體構(gòu)象改變并發(fā)出熒光信號(hào)（圖5）。通過病毒注射、轉(zhuǎn)染等技術(shù)手段，可以將這種可遺傳編碼的探針表達(dá)在細(xì)胞或小鼠腦部，借助成像技術(shù)，觀察神經(jīng)遞質(zhì)濃度的實(shí)時(shí)變化。圖5(Yulong Li, et al. Cell, 2018)圖6：條件反射實(shí)驗(yàn)中伏隔核Nac腦區(qū)的DA釋放二、光纖記錄實(shí)驗(yàn)方法在光纖記錄實(shí)驗(yàn)中，首先要選擇合適的熒光病毒。熒光染料或指示劑是通過病毒載體轉(zhuǎn)入目標(biāo)腦區(qū)，常用載體為AAV病毒。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同，需要選擇特異啟動(dòng)子或者Cre-FloxP系統(tǒng)來特異標(biāo)記目標(biāo)神經(jīng)元，無特異性的GCaMPs表達(dá)雖然可以觀測(cè)群體神經(jīng)元活動(dòng)但無神經(jīng)元特異性，光纖記錄的作用在于觀測(cè)特異類型神經(jīng)元群體的活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)流程：1、在目標(biāo)腦區(qū)注射鈣熒光病毒，并在注射位點(diǎn)埋植光纖插針，用于收集熒光；圖7：病毒注射與陶瓷插針埋植2、待2-3周鈣熒光病毒表達(dá)后，連接光纖，使用光纖記錄系統(tǒng)采集動(dòng)物在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中大腦的鈣熒光信號(hào)；圖8：病毒表達(dá)3、通過分析軟件處理鈣熒光信號(hào)數(shù)據(jù)，并結(jié)合行為學(xué)視頻對(duì)動(dòng)物的行為進(jìn)行分析。圖9：光纖記錄結(jié)合高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)三、光纖記錄數(shù)據(jù)分析以瑞沃德R820三色光纖記錄系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)為例。1、數(shù)據(jù)預(yù)處理。R820三色光纖記錄系統(tǒng)軟件集信號(hào)采集與數(shù)據(jù)分析于一體，在數(shù)據(jù)分析中，數(shù)據(jù)預(yù)處理過程包含平滑處理，基線矯正，運(yùn)動(dòng)矯正等功能。平滑處理可以將數(shù)據(jù)中的過多雜信號(hào)去除，最大限度的突出目標(biāo)peak。基線矯正多數(shù)針對(duì)的是熒光信號(hào)因長(zhǎng)時(shí)間記錄導(dǎo)致漂白信號(hào)逐步下降，或者光纖的自發(fā)熒光在長(zhǎng)期記錄下逐步被漂白基線逐步下降等情況。此情形的數(shù)據(jù)因?yàn)檎w呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，不利于后續(xù)數(shù)據(jù)作圖分析，所以需要進(jìn)行基線矯正。運(yùn)動(dòng)矯正用于采用410nm對(duì)照通道的數(shù)據(jù)，410nm數(shù)據(jù)可以用于反應(yīng)背景噪音信號(hào)，運(yùn)動(dòng)矯正即將410nm數(shù)據(jù)與470nm數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過算法從470數(shù)據(jù)中去除410nm數(shù)據(jù)的波動(dòng)，得到真實(shí)的熒光數(shù)據(jù)。圖10：光纖記錄數(shù)據(jù)預(yù)處理2. 將熒光數(shù)據(jù)與動(dòng)物行為數(shù)據(jù)同步對(duì)比，選擇事件標(biāo)記或者增加事件標(biāo)記，事件相關(guān)信號(hào)分析作圖。圖11：事件分析3. 將不同組的數(shù)據(jù)進(jìn)行組間對(duì)比，即可分析不同處理因素下熒光數(shù)據(jù)的差異。此外，還可結(jié)合行為學(xué)視頻同步分析動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖12：不同數(shù)據(jù)組間分析通過以上步驟，原始的熒光數(shù)據(jù)就可以直接出圖啦。光纖記錄實(shí)驗(yàn)的工作原理，實(shí)驗(yàn)方法以及數(shù)據(jù)分析已經(jīng)全部講完啦….想體驗(yàn)R820三色多通道光纖記錄系統(tǒng)識(shí)別下方二維碼，即可免費(fèi)試用讓實(shí)驗(yàn)信號(hào)更強(qiáng)更準(zhǔn)

2022-11-24 09:30:59光纖記錄實(shí)驗(yàn)過程中需要全程避光嗎？

2023-05-31 13:03:22客戶成就 |基于光纖的貝塞爾光發(fā)生器制作: 貝塞爾光束從其被發(fā)現(xiàn)開始，由于其比光學(xué)中典型的高斯光束具有特殊的優(yōu)勢(shì)，擁有獨(dú)特的無衍射和自恢復(fù)特性，引起了科學(xué)界極大的興趣。這些特性也就意味著光束在被物體部分阻擋后可進(jìn)行自我重建。由于這些獨(dú)特性，貝塞爾光束在光學(xué)鑷子、顯微鏡、光譜學(xué)和通信應(yīng)用方面有很大的潛力。然而由于其依賴于空間光元件，并且在滿足定制光束參數(shù)的需要方面受到限制，因此在實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中要產(chǎn)生貝塞爾光束是十分具有挑戰(zhàn)性的。如今，借助于Nanoscribe的雙光子聚合技術(shù)可直接在光纖上打印新型光子結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生零階和渦流貝塞爾光束。在光纖上打印微納光子結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生零階和渦旋貝塞爾光束貝塞爾光束的特殊性使其成為各種光學(xué)應(yīng)用（例如通信、光誘捕和成像等）最佳選擇。如果你看到貝塞爾光束的橫截面，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一組同心圓或圓環(huán)，與典型的高斯光束相比，光束的最內(nèi)圈可以在更長(zhǎng)的延伸范圍內(nèi)保持聚焦。即使貝塞爾光束被一個(gè)物體部分阻擋，光束在穿過該物體后能夠進(jìn)行自我重建。然而，要將圓形光束轉(zhuǎn)化為若干環(huán)形，需要特殊的光學(xué)器件，如錐狀折射材料axicon或全息光束整形方法。為了克服這些方法所需的空間光元件的限制，基于光纖的貝塞爾光束發(fā)生器應(yīng)運(yùn)而生。但是，當(dāng)涉及到調(diào)整光束參數(shù)時(shí)，這些基于光纖的解決方案卻是有限的，并且只提供零階貝塞爾光束的生成。來自沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種新的方法來制造一個(gè)由堆疊的微光元件組成的光子結(jié)構(gòu)。他們將該結(jié)構(gòu)直接3D打印在光纖面上，以實(shí)現(xiàn)從光纖生成零階和渦流貝塞爾光束。基于光纖的貝塞爾光束發(fā)生器的設(shè)計(jì)由三個(gè)元素組成，用于對(duì)齊單模光纖輸出的高斯樣光束，并將其轉(zhuǎn)化為貝塞爾光束。這些微光學(xué)元件是使用Nanoscribe的2PP打印技術(shù)在光纖面上一次性3D打印出來的。圖片來自于：KAUST新型解決方案-光纖上打印3D結(jié)構(gòu)科學(xué)家們使用雙光子聚合高分辨率三維打印技術(shù)，為從光纖中直接產(chǎn)生零階和高階貝塞爾光束，并與光纖的核心對(duì)齊提供了有效的解決方案并。同時(shí)，Nanoscribe的IP-Dip光刻膠提供了生產(chǎn)光子晶體光纖設(shè)計(jì)所需的高空間分辨率，以便操縱光束。全新微納加工方案使得打印的微光學(xué)元件具有較低的表面粗糙度。三維打印的微光學(xué)元件顯示了光束轉(zhuǎn)換的高效率和低傳輸損耗。基于2PP原理三維打印技術(shù)能夠打印先進(jìn)的任意形狀的復(fù)雜3D微光學(xué)元件，如貝塞爾光束發(fā)生器。該基于光纖的光子結(jié)構(gòu)由三個(gè)微光學(xué)元件組成，它們相互對(duì)準(zhǔn)并與底層光纖面相連接，并可實(shí)現(xiàn)單個(gè)元件的無縫集成。2PP技術(shù)可實(shí)現(xiàn)按需定制光學(xué)參數(shù)來調(diào)整光子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，這種復(fù)合光子結(jié)構(gòu)的快速原型設(shè)計(jì)使得在根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)迭代周期。得益于2PP三維打印技術(shù)的靈活性，定制打印的貝塞爾光束發(fā)生器可以應(yīng)用于內(nèi)窺鏡，光學(xué)相干斷層掃描、基于光纖的光學(xué)捕集和微操縱等領(lǐng)域。SEM特寫圖顯示了基于光纖的3D打印貝塞爾光束發(fā)生器，該結(jié)構(gòu)帶有螺旋相位板的光子晶體設(shè)計(jì)和帶有支撐結(jié)構(gòu)的微透鏡。靈感來自于KAUST的設(shè)計(jì)。由Nanoscribe制作A2PL技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米精度三維對(duì)準(zhǔn)在光纖上打印光子結(jié)構(gòu)來生成貝塞爾光束需要打印精確對(duì)準(zhǔn)光纖光軸的微光學(xué)元件。新一代的Quantum X對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)可以比其他Nanoscribe基于2PP技術(shù)的3D打印系統(tǒng)在達(dá)到更高形狀精度的同時(shí)，更快、更簡(jiǎn)便、更精確地完成這項(xiàng)任務(wù)。這是因?yàn)镼uantum X align是基于最先進(jìn)的平臺(tái)，并具有專利的對(duì)準(zhǔn)雙光子光刻技術(shù)A2PL?。因此，優(yōu)化的硬件和軟件使得在光纖上以亞微米的精度打印復(fù)雜的3D微光學(xué)元件成為了可能。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)阿卜杜拉國王科技大學(xué)-生物和環(huán)境科學(xué)工程系阿卜杜拉國王科技大學(xué)-計(jì)算機(jī)，電氣和數(shù)學(xué)科學(xué)與工程系原文文獻(xiàn)3D-printed fiber-based zeroth- and high-order Bessel beam generator https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-9-6-645&id=476826