阶跃折射率双包层光纤：低损耗紧凑型光子灯笼的突破性进展
随着虚拟现实、物联网及云计算等技术的迅猛发展，传统标准单模光纤传输系统正逐步接近其容量极限。模分复用技术通过将线偏振或轨道角动量模式作为独立传输信道，成为突破容量瓶颈的关键途径。在此背景下，高性能的模式复用/解复用器成为该技术实用化的核心支撑，而光子灯笼凭借低损耗、工作波长范围宽等优势，已成为该领域的研究焦点。
传统光子灯笼的发展面临重大挑战：为满足绝热标准，其锥形过渡长度与模式数的平方成正比，当模式数增加时，长度会变得过长，严重制约了设备的小型化及实用化进程。针对这一问题，广东工业大学秦玉文教授团队取得了突破性进展——提出并实验实现了基于阶跃折射率双包层光纤的低损耗紧凑型光子灯笼，相关成果发表于《OpticsLetters》。
该研究的创新点在于巧妙借助阶跃折射率双包层光纤（SI-DCF）的结构特性，显著降低了光纤锥形加工过程中的模场直径膨胀比。研究人员通过对比改进的标准单模光纤、渐变折射率光纤与阶跃折射率双包层光纤三种结构，发现SI-DCF可将模场直径膨胀比从77.73%降至38.81%。这一关键突破直接促使3模和6模光子灯笼的锥形过渡长度减少一半以上。
实验数据充分验证了该设计的优越性。团队制作的3模光子灯笼采用1.5厘米的锥形长度，插入损耗即小于0.2dB；与商用少模光纤拼接后，在C波段的平均插入损耗低至0.6dB，LP11模纯度超过13dB。更重要的是，传输矩阵测量显示，该光子灯笼在1550nm处的模式耦合小于-10dB，有效抑制了模式间干扰，大幅提升了传输稳定性。
从技术原理来看，阶跃折射率双包层光纤的独特结构在锥形过渡过程中发挥了关键作用。其内层包层可有效抑制模场扩展，降低对绝热标准的严苛要求，使更短的锥形长度下即可实现模式的稳定传输。相比之下，传统渐变折射率光纤虽可缩短长度，但其双层结构制造难度较大；而减小包层/纤芯比的方案需额外的光纤加工工艺，增加了生产成本。
此项研究的意义不仅体现于技术指标的提升，更在于为高模数光子灯笼的实用化奠定了基础。随着模分复用技术向更高模式数发展，设备的小型化、低损耗及易制造性成为核心需求。阶跃折射率双包层光纤基光子灯笼在保持高性能的同时，显著降低了体积与损耗，为大容量光通信系统的集成应用提供了全新方案。
未来，随着该技术的进一步优化，有望实现更高模式数光子灯笼的制造，推动模分复用系统在超高速通信、大规模数据中心互联等领域的广泛应用，为突破现有光纤传输容量极限提供关键支撑。
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多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
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平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
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2026-05-21
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光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
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2026-05-21
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高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
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2026-05-21
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