- 2025-01-21 09:33:05微結構光纖
- 微結構光纖是一種具有特殊微觀結構的光纖，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。這種特殊結構賦予了微結構光纖獨特的性能，如大模場面積、高非線性效應、可控色散等。微結構光纖在光通信、光傳感、非線性光學等領域有廣泛應用，可用于超高速光信號傳輸、高精度光傳感測量、高效光頻率轉換等。
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微結構光纖問答
- 2025-05-21 11:15:28半導體激光器怎么導入光纖
- 半導體激光器怎么導入光纖：技術要點與應用分析 半導體激光器作為現代光通信、激光加工以及醫療設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性能的關鍵因素之一。如何高效地將半導體激光器的光束導入光纖，確保光能的大化傳輸，并減少損耗，是許多技術人員和工程師研究的。本文將深入探討半導體激光器導入光纖的關鍵技術，分析光耦合的原理、光纖的選擇以及在不同應用中的實際挑戰與解決方案。 半導體激光器與光纖的光耦合原理 在進行光耦合時，首先要理解半導體激光器的輸出光束和光纖的光學特性。半導體激光器輸出的光束具有較高的發散角，而光纖通常要求光束進入的角度與光纖的核心區域完全對接。為了實現高效的耦合，必須考慮到兩個方面：光束的聚焦與光纖的接收能力。 1. 光束的聚焦 半導體激光器輸出的光束通常呈現一定的發散度，因此需要使用光學透鏡系統進行聚焦。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合透鏡系統聚焦兩種方式，前者結構簡單且成本較低，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量，適用于長距離光通信。而多模光纖則適合短距離應用，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，也決定了系統的傳輸質量與成本。 光纖與半導體激光器的接駁技術 對于半導體激光器與光纖的接駁，常見的技術方法包括自由空間耦合和微型光學模塊耦合。 1. 自由空間耦合 自由空間耦合技術采用透鏡或反射鏡將激光器輸出的光束導入光纖。該方法簡單，且不需要復雜的光學對準，但是要求激光器和光纖之間的空間距離和對準精度較高，稍有偏差就可能導致光損失。 2. 微型光學模塊耦合 隨著光纖通信技術的不斷發展，微型光學模塊成為了一種更精確的光耦合技術。這些模塊內置了精密的光學元件，可以更地將激光輸出端和光纖接頭對準，減小了光損耗并提高了傳輸效率。 半導體激光器耦合光纖的應用 在實際應用中，半導體激光器導入光纖的技術廣泛應用于光通信、醫療激光、激光顯示和精密制造等領域。尤其在光纖通信中，半導體激光器與光纖的高效耦合直接關系到信號的質量和傳輸距離；而在激光加工和醫療領域，精確的光束傳輸可以保證加工精度和治果。 總結 半導體激光器與光纖的光耦合技術是光學系統設計中的一項關鍵技術，影響著系統的光效、穩定性與成本。在實際操作中，合理的光纖選擇、精確的光束聚焦技術以及高效的光耦合方式是提高傳輸效率的關鍵因素。隨著光通信和激光技術的不斷進步，未來將會出現更多創新的解決方案，進一步推動相關行業的發展與應用。
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- 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？這個問題常常困擾著激光技術的研究人員和工程師。隨著光纖通信技術和激光器技術的不斷發展，越來越多的激光器種類被應用于光纖系統中。固體激光器作為一種常見的激光源，其是否能夠與光纖結合并進行高效的光纖傳輸，成為了技術發展的一個重要課題。本文將深入探討固體激光器與光纖傳輸的關系，分析其技術可行性、挑戰以及實際應用中的解決方案。 固體激光器的工作原理基于固態材料的激發和光放大過程，常見的固體激光器包括摻鐿激光器、摻鉺激光器等。與傳統的氣體激光器和半導體激光器相比，固體激光器通常具有較高的輸出功率和較長的激光波長，適用于多種工業應用。固體激光器是否可以有效地與光纖結合進行傳輸，涉及到多個技術因素。 固體激光器的輸出光通常是通過光學系統進行耦合到光纖中的。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，因此在進行光纖傳輸時，常常需要使用透鏡、反射鏡等光學元件來實現高效耦合。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，以確保信號在光纖中能夠穩定傳輸。 固體激光器與光纖的耦合和傳輸也面臨一些挑戰。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。這就需要在設計上進行優化，以實現較高的傳輸效率。光纖傳輸的波長范圍有限，固體激光器的波長選擇必須適應光纖的工作波長窗口，才能確保傳輸效果。 盡管如此，近年來，隨著光纖技術的不斷進步和固體激光器設計的創新，固體激光器與光纖的高效耦合和長距離傳輸已經得到了實現。例如，利用特殊設計的光纖，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定性。光纖激光器和激光光纖耦合器的不斷發展也為固體激光器光纖傳輸提供了新的解決方案。 總結來說，固體激光器在與光纖的結合與傳輸方面，雖然存在一定的技術挑戰，但通過合適的耦合技術和光纖設計，已經能夠實現高效、穩定的光纖傳輸。隨著相關技術的不斷進步，固體激光器與光纖的結合將會在許多領域得到廣泛應用，推動激光通信、傳感技術等領域的創新和發展。
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- 2022-02-16 17:31:31光纖記錄詳解，一文帶你詳細了解光纖記錄實驗！
- 一、光纖記錄工作原理人類的大腦擁有約900億個神經元，神經元之間通過突觸相互連接形成了復雜的神經網絡，并由此產生各種復雜的功能。大腦能夠合成和釋放上百種神經遞質，神經信號通過突觸釋放的神經遞質從而在神經元之間進行傳遞（圖1）。圖1當神經興奮傳導到突觸末端時，會刺激突觸上鈣離子通道打開促使鈣離子大量內流，胞內鈣離子濃度瞬時上升，驅動突觸小泡將神經遞質釋放到突觸間隙中，釋放出的神經遞質隨即與突觸后膜上的受體結合，將遞質信號傳遞給下一個神經元，從而進行信息的逐級傳遞（圖2）。這些神經元以復雜的通路投射到多個腦區，產生了學習認知、情感、控制、動機、獎勵等豐富的功能。光纖記錄系統則可以通過檢測鈣離子和神經遞質的熒光變化程度來表征群體神經元的活動情況。圖2那么光纖記錄是如何檢測神經活動的呢？以鈣離子熒光信號檢測為例，光纖記錄系統的技術原理是借助鈣離子濃度變化與神經元活動之間的嚴格對應關系，利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針，將神經元中鈣離子的濃度通過熒光強度表現出來，并被光纖記錄系統捕捉，從而達到檢測神經元活動的目的。在神經系統中，靜息狀態時神經元胞內鈣離子濃度為50-100nM，而在神經元興奮時胞內鈣離子濃度能上升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，可與鈣調蛋白（CaM）和肌球蛋白輕鏈激酶M13域結合（圖3左）。當神經活動增強時鈣離子通道打開，大量鈣離子內流并與CaM結合，導致M13和CaM結構域相互作用，引發cpEGFP結構重排，從而增強綠色熒光信號（圖3 右）。因此我們可以通過檢測鈣信號的變化來表征神經元的活動，進而研究神經元活動與動物行為的相關性，探究復雜行為背后的調控機制。圖3(Marisela Morales, et al. Neuron, 2020)圖4：VTA-VGluT2神經元編碼先天逃避反應光纖記錄檢測神經遞質信號的原理與上述方法相同，把cpEGFP嵌入特定的神經遞質受體，受體與神經遞質結合后會引發受體構象改變并發出熒光信號（圖5）。通過病毒注射、轉染等技術手段，可以將這種可遺傳編碼的探針表達在細胞或小鼠腦部，借助成像技術，觀察神經遞質濃度的實時變化。圖5(Yulong Li, et al. Cell, 2018)圖6：條件反射實驗中伏隔核Nac腦區的DA釋放二、光纖記錄實驗方法在光纖記錄實驗中，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入目標腦區，常用載體為AAV病毒。根據實驗的不同，需要選擇特異啟動子或者Cre-FloxP系統來特異標記目標神經元，無特異性的GCaMPs表達雖然可以觀測群體神經元活動但無神經元特異性，光纖記錄的作用在于觀測特異類型神經元群體的活動。實驗流程：1、在目標腦區注射鈣熒光病毒，并在注射位點埋植光纖插針，用于收集熒光；圖7：病毒注射與陶瓷插針埋植2、待2-3周鈣熒光病毒表達后，連接光纖，使用光纖記錄系統采集動物在行為學實驗中大腦的鈣熒光信號；圖8：病毒表達3、通過分析軟件處理鈣熒光信號數據，并結合行為學視頻對動物的行為進行分析。圖9：光纖記錄結合高架十字迷宮實驗三、光纖記錄數據分析以瑞沃德R820三色光纖記錄系統記錄的數據為例。1、數據預處理。R820三色光纖記錄系統軟件集信號采集與數據分析于一體，在數據分析中，數據預處理過程包含平滑處理，基線矯正，運動矯正等功能。平滑處理可以將數據中的過多雜信號去除，最大限度的突出目標peak。基線矯正多數針對的是熒光信號因長時間記錄導致漂白信號逐步下降，或者光纖的自發熒光在長期記錄下逐步被漂白基線逐步下降等情況。此情形的數據因為整體呈現下降趨勢，不利于后續數據作圖分析，所以需要進行基線矯正。運動矯正用于采用410nm對照通道的數據，410nm數據可以用于反應背景噪音信號，運動矯正即將410nm數據與470nm數據進行擬合，通過算法從470數據中去除410nm數據的波動，得到真實的熒光數據。圖10：光纖記錄數據預處理2. 將熒光數據與動物行為數據同步對比，選擇事件標記或者增加事件標記，事件相關信號分析作圖。圖11：事件分析3. 將不同組的數據進行組間對比，即可分析不同處理因素下熒光數據的差異。此外，還可結合行為學視頻同步分析動物的運動軌跡。圖12：不同數據組間分析通過以上步驟，原始的熒光數據就可以直接出圖啦。光纖記錄實驗的工作原理，實驗方法以及數據分析已經全部講完啦….想體驗R820三色多通道光纖記錄系統識別下方二維碼，即可免費試 用讓實驗信號更強更準
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- 2022-11-24 09:30:59光纖記錄實驗過程中需要全程避光嗎？
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- 2023-05-31 13:03:22客戶成就 |基于光纖的貝塞爾光發生器制作
- 貝塞爾光束從其被發現開始，由于其比光學中典型的高斯光束具有特殊的優勢，擁有獨特的無衍射和自恢復特性，引起了科學界極大的興趣。這些特性也就意味著光束在被物體部分阻擋后可進行自我重建。由于這些獨特性，貝塞爾光束在光學鑷子、顯微鏡、光譜學和通信應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的需要方面受到限制，因此在實際的科學實驗中要產生貝塞爾光束是十分具有挑戰性的。如今，借助于Nanoscribe的雙光子聚合技術可直接在光纖上打印新型光子結構，使其產生零階和渦流貝塞爾光束。在光纖上打印微納光子結構以產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應用（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，你會發現一組同心圓或圓環，與典型的高斯光束相比，光束的最內圈可以在更長的延伸范圍內保持聚焦。即使貝塞爾光束被一個物體部分阻擋，光束在穿過該物體后能夠進行自我重建。然而，要將圓形光束轉化為若干環形，需要特殊的光學器件，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生器應運而生。但是，當涉及到調整光束參數時，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的科學家們開發了一種新的方法來制造一個由堆疊的微光元件組成的光子結構。他們將該結構直接3D打印在光纖面上，以實現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生器的設計由三個元素組成，用于對齊單模光纖輸出的高斯樣光束，并將其轉化為貝塞爾光束。這些微光學元件是使用Nanoscribe的2PP打印技術在光纖面上一次性3D打印出來的。圖片來自于：KAUST新型解決方案-光纖上打印3D結構科學家們使用雙光子聚合高分辨率三維打印技術，為從光纖中直接產生零階和高階貝塞爾光束，并與光纖的核心對齊提供了有效的解決方案并。同時，Nanoscribe的IP-Dip光刻膠提供了生產光子晶體光纖設計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元件具有較低的表面粗糙度。三維打印的微光學元件顯示了光束轉換的高效率和低傳輸損耗。基于2PP原理三維打印技術能夠打印先進的任意形狀的復雜3D微光學元件，如貝塞爾光束發生器。該基于光纖的光子結構由三個微光學元件組成，它們相互對準并與底層光纖面相連接，并可實現單個元件的無縫集成。2PP技術可實現按需定制光學參數來調整光子結構設計。因此，這種復合光子結構的快速原型設計使得在根據具體應用進行改變設計時，可以實現快速的設計迭代周期。得益于2PP三維打印技術的靈活性，定制打印的貝塞爾光束發生器可以應用于內窺鏡，光學相干斷層掃描、基于光纖的光學捕集和微操縱等領域。SEM特寫圖顯示了基于光纖的3D打印貝塞爾光束發生器，該結構帶有螺旋相位板的光子晶體設計和帶有支撐結構的微透鏡。靈感來自于KAUST的設計。由Nanoscribe制作A2PL技術實現納米精度三維對準在光纖上打印光子結構來生成貝塞爾光束需要打印精確對準光纖光軸的微光學元件。新一代的Quantum X對準系統可以比其他Nanoscribe基于2PP技術的3D打印系統在達到更高形狀精度的同時，更快、更簡便、更精確地完成這項任務。這是因為Quantum X align是基于最 先進的平臺，并具有專 利的對準雙光子光刻技術A2PL?。因此，優化的硬件和軟件使得在光纖上以亞微米的精度打印復雜的3D微光學元件成為了可能。項目團隊阿卜杜拉國王科技大學-生物和環境科學工程系阿卜杜拉國王科技大學-計算機，電氣和數學科學與工程系 原文文獻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
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滬公網安備 31011502008050號