50 km光纤中量子保密通信

最近完成的“即插即用”型长距离光纤中量子保密通信实验系统. 该系统采用Faraday旋转反射镜补偿偏振色散和相位抖动, 并采用门限脉冲驱动的符合单光子探测技术以降低Rayleigh背向散射等造成的干扰, 从而进一步减少噪声. 量子保密通信实验的工作距离可达50 km, 稳定工作时间不小于6 h. 并且通过局域网TCP协议实现了密文的传递, 初步展现了实用化的前景.     

保密通信与量子密码术

总结了密码学的发展和目前的密码体制,分析了经典密码学目前存在的问题,阐述了量子密钥分配的安全性保证,详细介绍了量子保密通信的整体系统构成以及量子密钥分配的全过程。分析了该领域目前存在的实际问题和瓶颈技术,并提出了影响系统成码率的定量关系,对量子保密通信系统的主要研究方向进行了总结和展望。     

光纤布拉格光栅传感器的一种波长解调方法

光纤布拉格光栅（FBG）经过中心波长解调,可实现对应变、温度等物理量的高精度传感检测．在光纤光栅传感中,如何检测中心波长的微小移位是传感解调的核心问题．为此,文中介绍了一种基于互相关原理的FBG中心波长解调方法．FBG的初始光谱和被调制后的受扰光谱形状相似,只是中心波长产生了漂移,通过对初始光谱与受扰光谱互相关值的解算,即可解调出中心波长的位移量．将实验结果与自相关法、功率加权法和最小二乘法等波长解调方法进行了对比,结果表明互相关方法可以有效地进行中心波长解调．     

长周期光纤光栅谐振波长的研究

用三层模型的标量近似的分析方法，通过对长周期光纤光栅的各阶包层模的有效折射率的数值计算，分析了谐振波长与光栅周期的关系，并总结了谐振渡随环境折射率的变化规律。     

长周期光纤光栅的大范围波长调谐与温度补偿

分别采用丙烯酸类聚全物与硅树脂材料实现了长周期光纤光栅（LPFG）的大范围波长调谐与温度补偿。当温度从0-100℃变化时，对于表面涂覆丙烯酸类聚合物的LPFG，波长调谐范围增大至60nm；而对于涂覆硅树脂 LPFG，同样的温度变化波长漂移则被抑制在0.6nm这内。前者提供一种大范围波长调谐带阻滤波器或高灵敏度温度传感器的思路；后者可考虑进一步改进后用作温度补偿的滤波器、波分解复用器或应变传感器。     

双光纤布拉格光栅温度和应变传感研究

在对光纤布拉格光栅温度和应变传感原理分析的基础上，构建了一种易于实用化的，能够实现温度和应变双参量同时区分测量的双光纤布拉格光栅传感器结构，并建立了其传感模型，从而解决了光纤布拉格光栅传感器进一步发展的关键问题，即温度、应变交叉敏感问题．最后，在现有的实验条件下设计了该模型的传感实验系统．实验结果表明，当被测温度变化在10～65℃，轴向应变在50με～350με范围内时，测量结果与实际值很接近，从而证明了双光纤布拉格光栅结构传感模型的正确性，并为其深入研究和实用化奠定了一定的理论和实验基础．     

光纤光栅温敏特性研究

本文分析了FBG的温度特性、温度补偿和温度增敏原理实验研究了温度特性、温度的补偿及增敏。实验结果表明:光纤光栅对温度的改变呈现出良好的线性;所采用的补偿装置在测试范围内基本能消除温度对光纤光栅Bragg波长的影响;采用实验所用的增敏装置可以将光纤光栅的温度灵敏度提高9.3倍。     

光纤光栅温度仪的研制

介绍了一种新型光纤温度仪。该仪器采用1309nm光纤光栅作为温度传感器探头。对于光纤光栅的波长检测采用一种基于光纤边沿滤波器进行比例检测。该检测方法具有成本低,响应速度快等优点。信号处理和显示通过一个AT89S52单片机实现。该仪器适于在电力、油田、医学等强电场和易燃易爆环境进行远程温度在线检测。     

光纤布拉格光栅渗压传感器设计

为实现对尾矿库的安全渗压实时监测,设计了一种波纹膜片结构封装的光纤布拉格光栅渗压传感器,通过材料及温度光栅双温度补偿,剔除了环境温度的影响。实测结果表明,该光纤光栅传感器量程为0~20 k Pa,压力灵敏度为27.8 pm/k Pa,线性拟合度达到0.999 99,适用于液位小范围变化的高精度检测。在尾矿库浸润线检测中的应用表明,传感器精度高,重复性好。     

光纤光栅制备结构的稳定性

从制备过程的稳定性和精确性角度深入分析相位掩模法制备布拉格光纤光栅的各个环节.通过模拟和实验,验证了掩模板若干参数对制备过程的稳定性和精确性的影响,证实了光纤光敏性与曝光量的关系.在实验中就如何提高聚焦效果、如何稳定光纤光栅中心波长等问题进行了有益的研究,并取得了一些成果,为高精度、批量化制备温度稳定性光纤光栅提供了一种新型的实施方案.     

光纤光栅应变传感器的温度补偿

为建立经过钢套筒封装后的光纤光栅应变传感器的温度补偿方法,从封装传感器的微观结构出发,利用光栅与封装套筒在界面上力学作用机理推导出封装传感器的波长变化与环境温度、应变变化值之间的关系式.给出了应变传感器进行应变测量时的温度补偿公式与工程实施方案.室内的标准实验证明:对于封装的应变传感器进行应变测量时,采用建立的温度补偿公式与实施方案能够正确剔除温度影响,得到真实的应变值,如果采用传统的裸光栅温度补偿方法在温度变化幅度较大情况下将导致严重的系统测量误差.     

低频光纤光栅加速度传感器

为了摆脱电磁干扰对磁电式传感器的影响,通过对光纤光栅加速度传感器力学模型分析,建立了加速度与波长变化间的数学模型,设计了低频光纤光栅加速度传感器.实验结果表明,光纤光栅加速度传感器幅频带宽为45 Hz,横向抗干扰能力为40dB,能够满足工业测量需要.     

基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题,本文将封装后的整个敏感结构一体化分析,通过实验标定得到光栅的温度敏感系数,简化了理论推导,并通过了应变实验测试。结果表明,进行温度补偿后,两光栅中心波长差与压强成线性变化,线性系数为0.7 pm/Pa,拟合度为0.999 5,能够有效抑制温度对波长的影响。     

用于波分复用的全光纤通信技术

给出了一种用于波分复用的全光纤通信系统，对作为该系统重要组成的光纤激光器、掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）、光纤Ｂｒａｇｇ光栅（ＦＢＧ）滤波器及光检测器等新型器件进行了评述，并论述了全光纤波分复用通信的可行性及其优势。     

非等厚悬臂梁结构的光纤光栅压力和温度双参量传感器

由一种有机聚合物材料设计加工成的一种新型的悬臂梁结构,实现了温度和应力同时测量的传感方案．通过测量光栅（FBG）反射谱中的双峰峰值波长,达到温度与应力同时测量的目的．实验验证了该方案的可行性,且测量结果具有良好的线性,获得了光栅应力和温度响应系数,分别为0．07nm／N和0．0125nm／℃．     

具有温度补偿的光纤光栅压力传感器

为了实现高压测量时的温度交叉敏感问题,提出一种基于自由弹性变形体的光纤光栅压力传感器结构及光纤光栅传感信号的自解调方法。与传统光纤光栅传感器中传感单元与解调单元相互分离的结构不同,该文提出的光纤光栅压力传感器系统利用一对匹配的光纤光栅和一个简单的等腰三角形悬臂梁结构,实现了传感解调的合而为一,解决了光纤光栅传感器的交叉敏感和信号啁啾的问题。仿真与初步的试验结果表明,在高达100M Pa的压力范围内,测量灵敏度为8.5 pm/M Pa。     

SQLite在光纤光栅嵌入式系统中的应用研究

针对变电站高压开关柜测温设备便携性的需求,结合光纤布拉格光栅传感技术,通过实例介绍了SQLite从开源数据库代码到可调用动态链接库对象的封装步骤,并实现光纤光栅嵌入式系统。测试结果显示,SQLite在嵌入式系统数据查询速率、空间占用方面的性能良好。     

可调谐48 nm弯致应变光纤光栅

为了满足光纤通信和光纤传感对大范围波长调谐的迫切需要,该文对弯致应变光纤光栅波长调谐的公式进行了推导,给出了解析表达式,并研制了弯致应变光纤光栅波长调谐的实验装置,实现了高达48nm的波长调谐范围。在波长调谐过程中,3dB带宽展宽约为0.1nm;在误差允许范围内,波长调谐的实验值与解析表达式得出的理论曲线相吻合。     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化(间隙孔半径、层数)与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。