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基于数字全息图的光纤折射率测量研究

谷婷婷 黄素娟 闫成 缪庄 常征 王廷云

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基于数字全息图的光纤折射率测量研究

谷婷婷, 黄素娟, 闫成, 缪庄, 常征, 王廷云

Refractive Index Measurement Research for Optical Fiber Based on Digital Hologram

Gu Ting-Ting, Huang Su-Juan, Yan Cheng, Miao Zhuang, Chang Zheng, Wang Ting-Yun
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  • 利用数字全息显微层析技术构建了光纤折射率测量的测试系统, 包括光路系统与软件系统. 以物光波的相位分布曲线为依据由CCD记录最优的数字全息图; 在优化频谱图的基础之上对全息图做频域滤波, 准确选取物光波所对应的频谱范围; 使用基于角谱理论的再现算法提取出物光波的相位分布信息, 并通过模拟全息图验证相位提取的准确性; 由单幅全息图提取的相位分布信息, 结合光纤的多层模型, 还原出光纤断层面沿直径方向的折射率分布. 以单模、多模光纤为实验样品进行了测量, 测量结果与S14折射率测量仪的测量结果吻合, 精度可达10-4. 实验对比结果表明本文方法可简单、快速、准确地测量光纤内部的折射率. 本文还对特种光纤的折射率进行了测量研究.
    A test system including light path system and software system is built for measuring the refractive index of fiber by using the digital holographic tomography technology. Based on the phase distribution curve of object wave the optimal hologram is recorded. The spectral range corresponding to the object wave is selected accurately based on the optimization of the spectrum. The phase distribution information of object wave is extracted with the angular spectrum reconstraction. The accuracy of extracted phase information has been verified through the simulation holograms of optical fiber. Combined with the multilayers model of fiber, the refractive index distribution along the diameter direction of fiber tomogram is recovered from a single hologram. Single-mode and multi-mode optical fiber are tested as samples. The experiment results are consistent with the results of S14 refractive index profiler, the precision is 10-4. The compare result shows that our method is simple, fast and accurate for the measurement of the refractive index of fibers. We have also studied the measurement of the refractive index distribution of the special optical fiber.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61178088, 61475098)、上海市科技创新行动计划(批准号14511100100)和上海市科委科研计划项目(批准号:14440500100)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61178088, 61475098), Shanghai Science and Technology Innovation Action Plan, China (Grant No. 14511100100), and the scientific research plan of Science and Technology Commission of Shanghai Municipality, China (Grant No.14440500100).
    [1]

    Kruhlak R J, Wong J S, Wardle D A, Harvey J D 2005 Opt. Lett. 30 462

    [2]

    Dong H, Wu C Q 2002 Acta Opt. Sin. 22 1312 (in Chinese) [董晖, 吴重庆 2002 光学学报 22 1312]

    [3]

    White K I 1979 Opt. Quantum Electron. 11 185

    [4]

    Gisin N, Passy R, Perny B 1993 J. Lightwave Technol. 11 1875

    [5]

    Huntington S T, Mulvaney P, Roberts A, Nugent K A, Bazylenko M 1997 J. Appl. Phys. 82 2730

    [6]

    Marcuse D 1979 Appl. Opt. 18 9

    [7]

    Saekeang C, Chu P L, Whitbread T W 1980 Appl. Opt. 19 2025

    [8]

    Wahba H H, Kreis T 2009 Appl. Opt. 48 1573

    [9]

    El-Din M A, Wahba H H 2011 Opt. Commun. 284 3846

    [10]

    Charrière F, Marian A, Montfort F, Kuehn J, Colomb T, Cuche E, Depeursinge C 2006 Opt. Lett. 31 178

    [11]

    Charrière F, Pavillon N, Colomb T, Depeursinge C, Heger T J, Mitchell E A, Rappaz B 2006 Opt. Express 14 7005

    [12]

    Kou S S, Sheppard C J R 2008 Opt. Lett. 33 2362

    [13]

    Zhou W J, Hu W T, Guo L, Xu Q S, Yu Y J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8499 (in Chinese) [周文静, 胡文涛, 郭路, 徐强胜, 于瀛洁 2010 物理学报 59 8499]

    [14]

    Han B, Zhou W J, Li H P, Yu Y J 2003 Acta Opt. Sin. 33 s209001 (in Chinese) [韩冰, 周文静, 李海鹏, 于瀛洁 2013 光学学报 33 s209001]

    [15]

    Zhou W J, Hu W T, Qu H, Zhu L, Yu J J 2012 Acta Phys. Sin. 61 164212 (in Chinese) [周文静, 胡文涛, 瞿惠, 朱亮, 于瀛洁 2012 物理学报 61 164212]

    [16]

    Pan Z L, Li S P, Zhong J G 2013 Opt. Eng. 52 035801

    [17]

    Deng L J, Yang Y, Gai Q, Ma Z H, Wu Y L 2013 J. Opt. Laser. 24 1774 (in Chinese) [邓丽军, 杨勇, 盖琦, 马忠洪, 吴永丽 2013 光电子 24 1774]

    [18]

    Su L L, Ma L H, Wang H, Li Y 2013 Chin. J. Lasers 40 1008002 (in Chinese) [苏玲珑, 马利红, 王辉, 李勇 2013 中国激光 40 1008002]

    [19]

    Ma L H, Wang H, Jin H Z, Li Y 2012 Chin. J. Lasers 39 0309002 (in Chinese) [马利红, 王辉, 金洪震, 李勇 2012 中国激光 39 0309002]

    [20]

    Li J C 2009 Acta Opt. Sin. 5 1163 (in Chinese) [李俊昌 2009 光学学报 5 1163]

    [21]

    Dong X M, Liu Z Y, Chen Y L, Zheng Y J, Yin C Y, Xu Y X 2004 Opt. Tech. 30 515 (in Chinese) [董小满, 柳忠尧, 陈永良, 郑颖君, 殷纯永, 徐毓娴 2004 光学技术 30 515]

    [22]

    Chen L P, L X X 2009 Chin. Phys. B 18 189

    [23]

    Ferraro P, de Nicola S, Finizio A, Coppola G, Grilli S, Magro C, Pierattini G 2003 Appl. Opt. 42 1938

  • [1]

    Kruhlak R J, Wong J S, Wardle D A, Harvey J D 2005 Opt. Lett. 30 462

    [2]

    Dong H, Wu C Q 2002 Acta Opt. Sin. 22 1312 (in Chinese) [董晖, 吴重庆 2002 光学学报 22 1312]

    [3]

    White K I 1979 Opt. Quantum Electron. 11 185

    [4]

    Gisin N, Passy R, Perny B 1993 J. Lightwave Technol. 11 1875

    [5]

    Huntington S T, Mulvaney P, Roberts A, Nugent K A, Bazylenko M 1997 J. Appl. Phys. 82 2730

    [6]

    Marcuse D 1979 Appl. Opt. 18 9

    [7]

    Saekeang C, Chu P L, Whitbread T W 1980 Appl. Opt. 19 2025

    [8]

    Wahba H H, Kreis T 2009 Appl. Opt. 48 1573

    [9]

    El-Din M A, Wahba H H 2011 Opt. Commun. 284 3846

    [10]

    Charrière F, Marian A, Montfort F, Kuehn J, Colomb T, Cuche E, Depeursinge C 2006 Opt. Lett. 31 178

    [11]

    Charrière F, Pavillon N, Colomb T, Depeursinge C, Heger T J, Mitchell E A, Rappaz B 2006 Opt. Express 14 7005

    [12]

    Kou S S, Sheppard C J R 2008 Opt. Lett. 33 2362

    [13]

    Zhou W J, Hu W T, Guo L, Xu Q S, Yu Y J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8499 (in Chinese) [周文静, 胡文涛, 郭路, 徐强胜, 于瀛洁 2010 物理学报 59 8499]

    [14]

    Han B, Zhou W J, Li H P, Yu Y J 2003 Acta Opt. Sin. 33 s209001 (in Chinese) [韩冰, 周文静, 李海鹏, 于瀛洁 2013 光学学报 33 s209001]

    [15]

    Zhou W J, Hu W T, Qu H, Zhu L, Yu J J 2012 Acta Phys. Sin. 61 164212 (in Chinese) [周文静, 胡文涛, 瞿惠, 朱亮, 于瀛洁 2012 物理学报 61 164212]

    [16]

    Pan Z L, Li S P, Zhong J G 2013 Opt. Eng. 52 035801

    [17]

    Deng L J, Yang Y, Gai Q, Ma Z H, Wu Y L 2013 J. Opt. Laser. 24 1774 (in Chinese) [邓丽军, 杨勇, 盖琦, 马忠洪, 吴永丽 2013 光电子 24 1774]

    [18]

    Su L L, Ma L H, Wang H, Li Y 2013 Chin. J. Lasers 40 1008002 (in Chinese) [苏玲珑, 马利红, 王辉, 李勇 2013 中国激光 40 1008002]

    [19]

    Ma L H, Wang H, Jin H Z, Li Y 2012 Chin. J. Lasers 39 0309002 (in Chinese) [马利红, 王辉, 金洪震, 李勇 2012 中国激光 39 0309002]

    [20]

    Li J C 2009 Acta Opt. Sin. 5 1163 (in Chinese) [李俊昌 2009 光学学报 5 1163]

    [21]

    Dong X M, Liu Z Y, Chen Y L, Zheng Y J, Yin C Y, Xu Y X 2004 Opt. Tech. 30 515 (in Chinese) [董小满, 柳忠尧, 陈永良, 郑颖君, 殷纯永, 徐毓娴 2004 光学技术 30 515]

    [22]

    Chen L P, L X X 2009 Chin. Phys. B 18 189

    [23]

    Ferraro P, de Nicola S, Finizio A, Coppola G, Grilli S, Magro C, Pierattini G 2003 Appl. Opt. 42 1938

  • [1] 钟志, 赵婉婷, 单明广, 刘磊. 远心同-离轴混合数字全息高分辨率重建方法. 物理学报, 2021, 70(15): 154202. doi: 10.7498/aps.70.20210190
    [2] 张益溢, 吴佳琛, 郝然, 金尚忠, 曹良才. 基于数字全息的血红细胞显微成像技术. 物理学报, 2020, 69(16): 164201. doi: 10.7498/aps.69.20200357
    [3] 王雪光, 李明, 于娜娜, 席思星, 王晓雷, 郎利影. 基于空间角度复用和双随机相位的多图像光学加密方法. 物理学报, 2019, 68(24): 240503. doi: 10.7498/aps.68.20191362
    [4] 谢静, 张军勇, 岳阳, 张艳丽. 卢卡斯光子筛的聚焦特性研究. 物理学报, 2018, 67(10): 104201. doi: 10.7498/aps.67.20172260
    [5] 周宏强, 万玉红, 满天龙. 基于位相变更的非相干数字全息自适应成像. 物理学报, 2018, 67(4): 044202. doi: 10.7498/aps.67.20172202
    [6] 王大勇, 王云新, 郭莎, 戎路, 张亦卓. 基于多角度无透镜傅里叶变换数字全息的散斑噪声抑制成像研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154205. doi: 10.7498/aps.63.154205
    [7] 王林, 袁操今, 聂守平, 李重光, 张慧力, 赵应春, 张秀英, 冯少彤. 数字全息术测定涡旋光束拓扑电荷数. 物理学报, 2014, 63(24): 244202. doi: 10.7498/aps.63.244202
    [8] 卢明峰, 吴坚, 郑明. 数字全息周期像的产生机理及在抑制零级衍射上的应用. 物理学报, 2013, 62(9): 094207. doi: 10.7498/aps.62.094207
    [9] 李俊昌, 楼宇丽, 桂进斌, 彭祖杰, 宋庆和. 数字全息图取样模型的简化研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124203. doi: 10.7498/aps.62.124203
    [10] 马骏, 袁操今, 冯少彤, 聂守平. 基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法. 物理学报, 2013, 62(22): 224204. doi: 10.7498/aps.62.224204
    [11] 李俊昌. 数字全息重建图像的焦深研究. 物理学报, 2012, 61(13): 134203. doi: 10.7498/aps.61.134203
    [12] 陈萍, 唐志列, 王娟, 付晓娣, 陈飞虎. 用Stokes参量法实现数字同轴偏振全息的研究. 物理学报, 2012, 61(10): 104202. doi: 10.7498/aps.61.104202
    [13] 丁攀峰, 蒲继雄. 拉盖尔高斯涡旋光束的传输. 物理学报, 2011, 60(9): 094204. doi: 10.7498/aps.60.094204
    [14] 徐先锋, 韩立立, 袁红光. 两步相移数字全息物光重建误差分析与校正. 物理学报, 2011, 60(8): 084206. doi: 10.7498/aps.60.084206
    [15] 崔华坤, 王大勇, 王云新, 刘长庚, 赵洁, 李艳. 无透镜傅里叶变换数字全息术中非共面误差的自动补偿算法. 物理学报, 2011, 60(4): 044201. doi: 10.7498/aps.60.044201
    [16] 李俊昌, 张亚萍, 许蔚. 高质量数字全息波面重建系统研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5385-5391. doi: 10.7498/aps.58.5385
    [17] 黄燕萍, 祁春媛. 用相位恢复方法测量多孔光纤的三维折射率分布. 物理学报, 2006, 55(12): 6395-6398. doi: 10.7498/aps.55.6395
    [18] 庄 飞, 沈建其. 双轴各向异性负折射率材料光纤中光子波函数几何相位研究. 物理学报, 2005, 54(2): 955-960. doi: 10.7498/aps.54.955
    [19] 申金媛, 李现国, 常胜江, 张延炘. 相位特征在三维物体识别中的应用. 物理学报, 2005, 54(11): 5157-5163. doi: 10.7498/aps.54.5157
    [20] 肖体乔, 徐洪杰, 张映箕, 陈建文, 徐至展. 利用数字重现电子全息图观测微电磁场分布. 物理学报, 1998, 47(9): 1450-1457. doi: 10.7498/aps.47.1450
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-01
  • 修回日期:  2014-09-18
  • 刊出日期:  2015-03-05

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