微结构光纤分布式传感技术实现油井压裂监测

提出了一种使用聚酰亚胺涂敷、低羟基高纯石英玻璃微结构的散射增强型微结构光纤,用于监测和评估油井开采中水力压裂技术的过程与效果,该光纤对高温、高湿度、富氢环境有较好的耐受力.通过分布式传感系统测量了该光纤的散射增强效果,当光纤损耗为3 dB/km时,测量精度可以提高2～5倍,在实际油井压裂监测中,微结构光纤分布式传感系统...     

新型微结构光纤分布式声波传感技术及应用

介绍了一种新型分布式微结构光纤及微结构光纤分布式声波传感技术.通过在普通通信光纤的纤芯采用精密光刻技术连续制备纵向微结构散射单元，形成一种新型分布式微结构光纤（distributed microstructure optical fber，DMOF）.基于这种DMOF研制的微结构光纤分布式声波传感系统（microstructure fber distributed acoustic sensor，MF-DAS），采用微结构光散射增强，MF-DAS传感信号的信噪比得到大幅提升；通过微结构光纤链路均衡，大幅度降低MF-DAS近远端传感信号差值；提出微结构光时域反射（microstructure opticaltime domain reflection，M-OTDR）时隙分插复用扩频，显著增大了分布式声波探测频响带宽.这种新型的MF-DAS系统具备高灵敏、大尺度、宽频响等优越性能，在地下及水下声波信息获取、重大基础设施内部损伤探测与外部侵害安全监测等领域具有十分广阔的应用前景.     

光纤传感中的受激布里渊散射效应

受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)作为光纤中重要的非线性效应,对光纤传感系统有重要影响.在远程干涉型传感系统中,SBS增加系统相位噪声,导致传感系统探测灵敏度降低,因此研究其抑制技术十分必要.此外,SBS也是一种重要的传感手段,可用来实现分布式温度或应变测量,因而基于SBS的分布式传感技术受到广泛关注.因为基于SBS的超窄线宽激光器具有独特的性能,所以在相干传感系统中的应用前景较好.该文阐述了SBS对干涉型传感系统的影响,分析对比几种SBS抑制技术,介绍了布里渊光时域分析计的主要指标及几种提高系统性能的技术,最后介绍了超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器的研究现状.     

微结构光纤SPR传感器进展

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器是未来SPR传感技术发展和系统微型化的自然延伸,但光纤型SPR传感器无法有效解决灵敏度低以及实现多通道测量困难两大瓶颈问题.近年来,该课题组借鉴微结构光纤构建微缩集成SPR传感器的思路,对微结构光纤SPR传感器技术进行了初步探索,其目的是既提高SPR传感器探测灵敏度,同时又解决生物化学传感的多通道测量这两个关键问题.利用微结构光纤实现SPR传感器,可极大地缩小SPR系统的体积,更易于光学器件在光纤中的集成,因而具有广阔的应用前景.     

分布式光纤传感技术综述

分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分,传感光纤集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围的传感与组网;可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布和变化信息,单根光纤上能获得多达数万点的传感信息。本文介绍了分布式光纤传感技术的国内外进展,重点阐述了基于瑞利后向散射和干涉式的分布式传感各自的技术优缺点。     

分布式光纤声波传感技术研究进展

分布式光纤声波传感技术可以实现动态应变的长距离、分布式、实时定量检测,在重要场所和重大基础设施的安防监测、大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域有广阔的应用前景.该文在对分布式光纤声波传感技术的发展历程和研究进展进行回顾和评述的基础上,重点介绍其课题组在基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤声波传感技术取得的研究进展,包括信号的高保真获取、参数指标提升和工程应用研究3个方面.     

分布式光纤温度监测技术与应用

分析了光纤拉曼散射测温基本原理、基于光时域反射(OTDR)的定位原理和分布式光纤温度监测原理,研究开发了煤矿采空区温度分布式在线监测及发火预警系统与装备,实现了对煤矿采空区进行温度实时在线定位监测,对停采缓采存在煤炭自燃危险性的工作面,实现了采空区发火的连续、实时监测和准确定位、动态预报。介绍了分布式光纤温度监测系统及应用前景。     

分布式光纤传感技术在煤矿地质监测中的应用

煤炭一直是中国的主体能源，煤矿地质监测是煤矿安全生产的重要保障.分布式光纤传感技术具有感测点连续、高精度、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，在煤矿地质监测中有重要的应用.该文介绍了布里渊光时域反射（Brillouin optical time domain reflectometry，BOTDR）技术在煤矿地质监测中的应用.重点介绍了采用分布式光纤传感技术进行采空区地层变形监测的方法和结果.结果表明，分布式光纤监测技术能够满足煤矿地质监测需求，具有良好的应用前景.     

基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。     

基于光频域反射和互相关算法的分布式振动传感系统

基于光纤中瑞利散射的特性，在光频域反射（optical frequency domain reflectometry，OFDR）系统中通过对信号进行互相关分析可以实现振动信号的分布式测量.在基于互相关算法的OFDR分布式光纤振动传感系统中，采用了重叠的移动窗对信号进行分段，并通过实验对比选取了合适的广义互相关算法的加权函数.实验表明，所提方法提高了系统的定位精度，降低了虚警率.系统的定位精度可达0.247 m，可测振动频率范围为5～50 kHz.     

辐照对Bi/Er/La共掺有源光纤磁光特性的影响

针对标准单模石英光纤磁光特性弱的特点,利用改进化学气相沉积（modifiedchemical vapor deposition,MCVD）法结合原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）技术制备了Bi/Er/La共掺有源光纤,并且用伽马射线辐照对该光纤进一步处理;搭建了光纤的费尔德常数测试系统,研究辐照前后Bi/Er/La共掺有源光纤的磁光特性。实验结果表明：在波长为1 310 nm处,Bi/Er/La共掺有源光纤的费尔德常数（1.02 rad/（T · m））比单模光纤（0.76 rad/（T · m））高约36.2%。经伽马射线辐照后,Bi/Er/La共掺有源光纤的费尔德常数随着辐照剂量的增加而增大,经3.0 kGy剂量处理后,其费尔德常数增加了54.90%,而单模光纤的费尔德常数仅增加了26.3%,且在1.0 kGy辐照处理已达到饱和。     

偏振型光纤应变传感器的理论分析

本文推导了一种可用于灵巧结构与灵巧蒙皮的偏振调制型光纤应变传感器的理论模型，研究了横向应变载荷作用下双折射光纤中应变对光的传播，光的双折射与旋光的影响，分析表明，传感器的感应长度与光纤中主光轴的原方向都使光以及传感灵敏度有较大影响．     

基于传统光纤的涡旋光复用通信研究进展

大数据时代的飞速发展给光通信系统带来了巨大的压力和挑战，高速大容量光通信成为发展的必然趋势.随着光波传统物理维度资源的开发利用趋于极限，基于横向空间维度的涡旋模式复用技术在提升传输容量方面备受瞩目.除了各种特殊设计的环形结构光纤外，广泛铺设的传统光纤也能够支撑涡旋模式复用通信.该文回顾了传统光纤中涡旋光复用通信的研究进展，首先介绍了光纤中不同模式基的特征和用于传统光纤模分复用传输的性能，其次重点介绍了传统单模光纤和多模光纤中支持涡旋模式的特性，随后详述了基于传统多模光纤的涡旋光复用通信以及利用其他模式基复用通信的研究进展，最后进行了展望和总结.     

光子晶体光纤中啁啾皮秒脉冲压缩的研究

在忽略光纤损耗情况下,运用分布傅立叶方法数值模拟了皮秒脉冲在光子晶体光纤中的传输情况.计算分析了初始啁啾对脉冲压缩的影响,通过分析脉冲压缩比、品质因子、峰值功率比和最佳光纤长度的变化,得出了一些有意义的结论.     

空间积分光纤应变传感器用于智能结构的振动检测

研究了空间分布的光纤应变传感器及其在振动检测中的应用,其原理是由结构的各种振型的分析,选择对不同模态具有不同灵敏度的传感光纤分布方式,以偏振光纤制成的此类传感系统成功地使用在受到外部随机激励的电流变结构的检测和控制中。     

金属纤维抗菌作用的初步研究

初步探讨了Ｎ，Ｃ，Ｓ三种金属纤维对几种常几微生物生长繁殖的影响，试验结果表明，三种金属纤维均具有显著的抑菌、杀菌作用，是很有发展前景的新型纤维，在医疗保健、日常生活等领域具有广阔的应用前景。     

棉纤维原料品质与成纱单纱强力的灰关联分析

以棉纤维原料品质与成纱单纱强力所组成的系统为灰色系统,并对这一系统采用灰关联方法进行了分析.给出了分析过程和步骤,分析中发现棉纤维长度对成纱单纱强力影响最大,纤维成熟度的影响次之,纤维细度和强度的影响则较小.这一规律与传统生产实践中人们的认知感相同,证明灰关联分析是棉纤维原料品质与成纱单纱强力因素分析的较佳方法.     

LP模耦合波理论及其应用

本文首先引入LP模(即线极化模)的一种定义,并讨论了LP的正交性问题.在此基础上较严格地推导出LP模的耦合波方程,发现耦合系数由两部分构成:由于LP模不满足参考光纤的麦克斯韦方程及边界条件而引起的剩余耦合和由于实际光纤偏离参考光纤所引起的固有耦合.利用矩阵变换将上述LP模耦合波方程化为理想模(即参考光纤的简正模)的耦合波方程,得到了LP模与理想模之间的关系式,由此可估算用LP模直接代替理想模处理实际光纤中的耦合问题带来的误差以及允许这种替代的条件.     

偏心孔辅助的双芯光纤器件及其应用研究

随着光纤传感器不断在新领域的应用拓展,光纤传感器正面临许多新的挑战。利用特种光纤研制性能突出的光纤传感器已经成为研究热点。本文介绍了一种偏心孔辅助的双芯光纤的设计,并讨论了多种基于偏心孔辅助的双芯光纤器件的工作原理、制备方法及传感特性。