基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器

针对扭转角度的精确测量问题,提出一种基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器.采用对温度不敏感的保偏光子晶体光纤作为扭转角度的传感单元,当保偏光子晶体光纤被旋转一定角度时,其双折射值会发生改变,进而影响光在环镜系统内的干涉情况,最终表现为光谱仪上干涉谱的移动.理论推导出系统的传感规律后,实验测得该传感器在扭转角度为0°~101°的范围内,灵敏度为0.061 7 nm/(°);若光谱仪分辨率为0.01 nm,则系统最小分辨力为0.16°,并具有超低的温度灵敏度-0.6 pm/℃.该角度传感器具有体积小、成本低、对温度不敏感及可用于远距离传输等优点.     

全光纤分布式传感定位系统偏振稳定性

从理论上分析了全光纤分布式传感定位系统的偏振变化会影响到干涉的调制深度和初始相位,针对实际应用,设计了一种简单的全光纤分布式定位系统的改良结构,通过法拉第旋转镜的使用,提高系统对感应段光纤偏振变化的不敏感性,提高了系统的实用性.通过实验验证了改良结构的稳定效果.     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

保偏型光纤传感器解调系统仿真与参数优化

研究了光纤布拉格光栅传感器的波长解调原理和保偏光纤环镜的结构及传光原理,分析了输入光波长和输出光功率的分配特性,提出了一种基于保偏光纤环镜的光纤布拉格光栅传感解调方案,应用Matlab7.0进行仿真分析,验证了理论的正确性,运用Optisystem7.0进行光路测试及参数测定充分验证了解调方案的可行性.最后给出了该解调模型中保偏光纤长度、耦合器耦合系数及两偏振态相位差等参数的最优设置范围.     

各向异性光学材料偏振透射谱的测试研究

采用辅助起偏器件可实现对分光度计(或单色仪)偏振响应的一次性标定测量,因而在光谱测量中无需添置任何辅件即可精确测得各向异性样品的偏光透射谱,与传统的测量方法相比,测量手续大为简化而又不失精度。     

布里渊光纤陀螺环形腔中偏振串扰及消除方法

建立了布里渊光纤陀螺环形腔中泵浦光及布里渊激光的偏振传输模型,推导出了2本征态的本征值,分析了环境因素波动引起的偏振误差.研究结果表明：采用保偏光纤构建光纤环形腔并旋转熔接点偏振主轴90°能使泵浦光及布里渊激光2本征偏振态在激光器中保持稳定的谐振间距,从而消除偏振串扰给陀螺带来的误差;采用单偏振单模光纤构建布里渊光纤陀螺环形腔能消除偏振串扰.针对2种消除偏振串扰的方法进行了实验,实验结果与理论分析相符.     

全光纤型圆偏振起偏器的工作原理及理论分析

提出了以高扭转率旋转应力型双折射光纤来实现手征光纤光栅,并进而实现易于在线制成的全光纤圆起偏器.采用耦合模理论分析表明,以小于1mm的扭转周期旋转领结光纤或熊猫光纤可以实现圆起偏器.与已有的基于特殊光纤的手征光纤光栅不同,旋转光纤基于商用应力高双折射光纤,容易与普通光纤连接.耦合模分析还揭示了这类由旋转光纤形成的手征光纤光栅中圆偏振模相耦合的偏振选择机理和实现起偏器的必要条件.数值分析表明,对数值孔径为0.1865、拍长为1.25mm的熊猫光纤以右手螺旋方向进行旋转,当旋转周期和光纤长度分别为0.375mm和33.2mm时,该起偏器在谐振波长1550nm处输出左旋圆偏振光.     

偏振光器件作用效果的Poincare球表示

为更加形象直观地描述全偏光通过偏振光器件后的变换规律,以表示全偏光的Stokes矢量和表示偏振光器件的Mueller矩阵为基础,推导出了入射全偏光分别通过线偏器、旋光器和延迟器（波片）后的Stokes矢量,通过比较入射光偏振态和出射光偏振态在Poincare球上的位置关系,分析了前后偏振态的变换规律,结合数学表示和几何表示在Poincare球上清晰明确地表示出了偏振光器件的作用效果.     

偏振及双折射效应对全光纤退偏陀螺性能的影响

通过对退偏陀螺的分析,指出偏振及双折射误差对其性能的影响不同于保偏光纤陀螺.为定量分析偏振过程、双折射误差,考虑到部分偏振光的实际存在,运用弥勒矩阵描述光路进程.在偏振误差的解析后,提出了限制退偏器的角度误差及采用高消光比的偏振器等措施来改善退偏陀螺性能,获得了0.1°/h精度全光纤退偏陀螺的设计方案     

全光纤型磁光开关的设计

光开关是全光网络中的关键器件,主要用来实现光层的路由选择、波长选择和光交叉连接等功能。研制一种利用法拉第效应、光纤型偏振分/合束器、磁光晶体光纤高速磁场控制技术的全光纤磁光开关。这种微型的磁光开关具有开关速度快、结构简单、柔韧可弯曲和易于集成等特点。     

偏振耦合实现分布反馈光纤激光保偏输出

提出了一种通过偏振模式耦合方式实现分布反馈光纤激光器保偏输出的方法,分布反馈光纤激光器是由刻写在有源光纤上的相移光栅构成的一种窄线宽光源。由于侧面紫外曝光过程造成的光纤极化,这种光纤光栅激光具有线偏振特性,但光路结构一般是由单模光纤构成,因此激光的线偏振特性无法保持。通过监测激光偏振耦合输出功率,可以间接识别激光线偏振方向,将激光线偏振方向和保偏尾纤二次耦合熔接,可以实现窄线宽分布反馈光纤激光的保偏输出。实验得到了偏振消光比大于30 dB,输出稳定线偏振光的分布反馈光纤激光器,且激光效率、线宽、噪声等较原始单模输出时均未发生明显变化。     

定长光纤环形谐振腔不同匝数对光纤陀螺信号输出参数的影响

谐振式光纤陀螺由于其在小型化、集成化和高精度等方面比干涉型光纤陀螺占有优势,引起了国内外研究机构的广泛关注,而光纤环形谐振腔作为光纤陀螺的核心敏感部件对陀螺信号的输出至关重要。本文分析对比了半长1.10 m,定长2.2 m,保偏耦合器偏振消光比为20 dB,分光比为50∶50的光纤环腔在相同室温条件下,不同匝数谐振谱线的谐振深度ρ、半高全宽(FWHM)以及光纤陀螺的输出信号包括动态范围、频率带宽、标度因数、系统极限灵敏度的各项陀螺关键指标,为定长保偏光纤环腔作为光学陀螺的核心部件提供相关指导。     

反射型光纤信号干涉调制器

利用光纤传输系统中菲涅耳反射所产生的反射回波和多光束干涉效应设计了一种反射型光纤信号干涉调制器.实验中从X型光纤耦合器输入端输入光波,从输出端输出光波并入射到晶体表面上.将调制信号以电压形式加载于压电陶瓷管用共伸缩振荡来控制光纤端与晶体表面间距离,光信号在光纤端面与晶体表面发生菲涅耳反射产生的回波发生多光束干涉效应,实现对反射光的调制,从光纤耦合器的回波端输出被调制的回波光信号.这种光纤信号调制器主要针对光的振幅调制,实验中获得调制度约为44%,信噪比约为13 dB,带宽约为200 kH z.具有价格低廉、调制度高的特点,可应用于光纤传输信号的调制及信号斩波等.     

基于乙醇填充的光子晶体光纤温度传感器

提出一种具有独立探头的反射式高双折射光子晶体光纤环镜结构,此结构利用乙醇的热光效应对光子晶体光纤双折射线性调制,双折射的改变引起Sagnac干涉系统光程差的变化,并导致光谱强度在某一温度区间随温度线性变化,实现了温度的高灵敏度测量.此结构克服了传统的环内结构易受外界扰动的缺点,并且使其在实际应用中搭建分布式传感系统成为可能.实验验证了乙醇的折射率随温度的线性变化规律,灵敏度为4.45e-4/℃;验证了填充乙醇后光子晶体光纤双折射与温度的变化规律,灵敏度为0.015 625/℃;验证了在20~40℃之间,输出光强随温度的变化规律,灵敏度为0.003 1 m W/℃.利用琼斯矩阵理论论证了干涉光谱的形成机理,得到干涉谱方程.     

光学外差法检测超光滑表面粗糙度

随着加工技术的发展,超光滑表面粗糙度的测量变得越来越重要．讨论了一种利用光学外差法检测超光滑表面粗糙度测量系统,采用Ｚｅｅｍａｎ效应激光管得到差频光束,提出了新的优化测量光路．该光路仅使用一个半波片改变一路光束的偏振态,不仅克服了以前广泛使用的类似测量系统中光路具有可逆性的缺陷,保证了系统的稳定性,且同时使接收端光束的偏振态方向一致,使干涉信号可见度最大,提高了系统的信噪比和测量精度．采用两光束同心聚焦扫描方法可实现表面粗糙度的绝对测量．光路结构简单,实用性强．通过样品测量研究了本系统的测量稳定性和测量精度．结果表明,系统对表面粗糙度测量精度均方根值小于１ｎｍ．     

油气水三相流产出剖面光纤持气率计的设计与理论研究

采用手工研磨的方法制作双纤锥形结构光纤探头,通过硬件电路实现用于油气水三相流持气率测量的光纤探针传感器的设计。室内实验结果表明,双纤结构的光纤探针持气率计具有光路简单、易于检测、稳定性好等优点。     

一种新的自适应移相干涉技术

研究对空气扰动及环境振动所造成的常数项光程变化不敏感的自适应干涉系统。采用高频振幅调制与锁相技术相结合的方法,对环境振动引起的干涉条纹的抖动进行实时探测和光程补偿,可将干涉条件纹依次锁定在与任意位相差相对应的位置,从而建立一个自适应移相干涉系统。这种方法不受两相干光束间光程差的限制且有高的信噪比,简述该方法的原理,对所建立的系统进行描述并给出实验结果。     

光隔离器在光信息技术实验中的应用

介绍了光隔离器的结构及工作原理,并通过在二项光信息实验中应用光隔离器的实例,说明将它放置在半导体光源输出光之后能够使实验系统稳定,可以获得可靠的测量数据。1550nm波长的光隔离器,价格便宜,适宜在教学实验中应用。     

基于光纤的矢量和微波光子移相器研究

针对相控阵天线中几种微波光子移相器的实现方法进行了分析比较,重点对基于光纤的微波光子移相器原理进行研究,并在此基础上设计了实现方案,通过引入光可调定向耦合器和保偏光纤,降低了移相器的复杂性和相干干涉损耗,增强了移相器的可控性。并对光纤精度控制进行了分析,最后给出了基于4路保偏光纤的0°-360°移相器方案。该方案易于实现且有一定的新颖性。