高圆双折射光纤的分析与设计

本文对高圆双折射光纤的偏振特性作了分析，提出了一个能确定高圆双折射光纤保偏性能的特性参数．文中还给出了对线偏振光输入、出射光消光比满足一定设计值下高圆双折射光纤固有线双折射及弯曲半径与光纤扭转率之间的关系曲线．这些结果为这类光纤的设计及性能判定提供了理论依据．     

光纤磁场传感器对线双折射敏感度的分析

为了降低光纤磁场传感器中线双折射对系统输出的影响,提高测量系统的稳定性.介绍了基于法拉第磁光效应小型光纤磁场传感器的系统结构,利用琼斯矩阵对线双折射及入射起偏角对传感器输出特性的影响进行了推导与仿真.分析了系统对线双折射变化的敏感度大小与起偏角的关系,确定了最佳起偏角的范围.分析表明,当入射起偏角取一些特殊值时,能够将系统对线双折射变化的敏感度降到最低,提高了系统的稳定性和可靠性,为光纤磁场传感器的实用化设计提供了参考.     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵

导出由光纤双折射参数、扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵。Mueller矩阵具有实二重简并的本征值１，求得对应的本征矢即扭转椭圆双折射光纤本征偏振态的Ｓtokes矢量。偏振方向沿光纤特征方向的线偏振光输入，将得到偏振方向不同的线偏振光输出。还讨论了扭转椭圆双折射光纤的椭圆偏振器等效等问题。     

光学脉冲磁场传感测量中线双折射的补偿

线双折射是制约光学磁场传感器实用化的重要因素之一.为降低线双折射对光学磁场传感器稳定性和输出精度的影响,提出了光路补偿和电路补偿两种方案.光路补偿中使用一对光轴正交的磁光晶体材料作为传感元件,利用琼斯矩阵进行了理论推导,并进行了仿真验证.电路补偿适用于线双折射较大的情况,在交、直流分量中引入修正因子再进行信号处理,仿真计算得到修正因子的最佳值.结果表明,提出的两种方案均能提高输出线性度,改善系统输出误差.     

双折射光纤环形腔

应用琼斯矩阵详尽地分析了光纤各种不同性质的双折射对光纤环形腔特性的影响,江纤的双折射和扭转使普通单模光纤环形腔的带阻输出特性中的谐振峰分裂为两组,谐振频率发生偏移,偏移量正比于双折射参数ｇ,两组谐振峰物相对幅度取决于光纤的双折射参数和输入偏振态。调整输入偏振态为双折射光纤本征偏振态之一时,就仅出现一组谐振峰。光纤的双折射与扭转对环形腔的精细度没有影响。     

光纤电流传感器偏转角及线性双折射研究

光纤电流传感器中由于光纤的弯曲以及自身特性,会同时存在线性双折射和法拉第效应,致使法拉第效应的偏转角无法被准确测量出来,这是造成光纤电流传感系统测量误差的一个重要因素。利用MATLAB模拟了线偏振光转化为圆偏振光和椭圆偏振光以及法拉第效应,并对法拉第效应中左右旋圆偏振光相位差设定了不同参数,利用MATLAB得出最终合成的线偏振光,观察其偏转角为所设左右旋圆偏振光相位差的1/2,之后进行了理论推导,验证了上述结论,为后续的线性双折射补偿研究奠定良好的基础。     

光纤光栅中双折射致偏振相关特性

为了研究光纤光栅在横向压力作用下的双折射效应,讨论了光纤光栅中双折射所致的透射特性以及偏振相关特性的变化。通过仿真分析了起偏角对传输特性的影响,研究了双折射效应引起的光纤光栅偏振相关特性。利用传输矩阵法,仿真分析了光栅的参数、结构类型、光纤本征双折射和光栅中光致双折射对偏振相关损耗的影响,并利用邦加球分析了经光栅双折射作用的透射光偏振态的变化。结果表明,双折射的大小和偏振相关损耗以及第一斯托克斯参量之间存在单调递增关系。此结论为利用光纤光栅的偏振特性进行弱压力传感测量提供了基础。     

边孔光纤双折射的分析及其测量

采用有限元分析方法对边孔光纤的双折射进行了理论分析;利用偏振态的周期性变化对边孔光纤的双折射进行了测量,同时,利用边孔光纤B ragg光栅反射光谱对测量结果作了对比分析。测量结果与理论分析偏差小于8%,与光谱实验结果也相吻合,证明了测量方法的可靠性、可行性。所提出的偏振态测量方法具有系统精简、调节环节少、易于实现等优点,对长拍长的光纤是一种实用的双折射测量方法。     

几何双折射光纤特性的分析

采用等效矩形波导法分析几何双折射光纤的双折射特性,并对双包层椭圆光纤及边隧光纤作实例分析.本方法简便,计算量小,并且与用精确数值计算等较繁难的方法所得结果有较好的符合,便于实际应用.     

利用泰勒展开式的光学电流互感器补偿方法和仿真研究

提出了一种全新的补偿光学电流互感器线性双折射效应的方法,即通过泰勒展开式得到光学电流互感器输出波形中线性双折射效应与波形形状之间的关系.分析了线性双折射效应对输出波形的影响,论述了线性双折射效应的具体补偿方法,推导了基于泰勒展开式求解线性双折射效应的具体过程,并对该方法进行了验证.该方法避免了对线性双折射效应δ的复杂建模,利用数学计算直接求取δ的值,计算过程相对简单而且计算量小.仿真实验表明,该方法具有很强的精确性和实用性,通过先分析线性双折射效应而后产生对光学电流互感器补偿的方法,既提高了系统的长期稳定性,又保证了补偿的实时性.     

光纤电流传感器的系统设计及试验结果

讨论了单模光纤双折射对电流传感的影响。对光纤电流传感器的一种光纤绕法进行 了理论分析，这种绕法能有效地降低传感头处引进的双折射。其结论不但解释了等效Ｖｅｒｄｅｔ常数下降和系统的非线性现象，而且给出了设计不同用途的光纤电流传感器的 理论依据。还描述了系统装置、调整方法及试验结果。     

分布式光纤传感数据采集系统设计

基于拉曼散射温度效应和光时域反射技术,设计了100 MHz高速数据采集系统SDLaser_DAQ600,实现对空间环境温度场测量。在数据采集系统中利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),采用实时累加平均算法对原始光纤传感信号进行累加平均,支持10 km光纤实时采样,空间分辨率达到1 m。实验结果表明,65 536次数据累加平均可以得到平滑的斯托克斯和反斯托克斯曲线,使光纤传感信号的信噪比提高到90 d B以上,能够为分布式温度测量提供良好的数据支持。     

一种新颖的光纤环行腔式电流传感器

聚焦光纤电流传感器中电流灵敏度低的问题,提出新的光纤环行腔式电流传感器.该电流传感器将光纤环行腔与电流传感器结合在一起,采用脉冲光作为检测信号.利用脉冲信号在环行腔内多次通过传感头的特点,有效提高系统的电流灵敏度.该结构与传统光纤电流传感器相比,并且具有结构简单、装配容易、成本低等优点.     

单模光纤PZT相位调制器双折射效应分析

在光纤ＰＺＴ相位调制器中，由纵向强大应力而导致的第二类横向应力差是产生双折射的主要因素。分析结果表明这种双折射效应与所加电压成线性关系，并且与光纤弯曲半径的平方、波长成反比．最后提出相应的抑制措施。     

单模光纤极化模传输对PSK相干通信系统性能的影响

本文分析了单模极化光纤中线性极化模和圆极化模的传输特性,研究了单模光纤的极化特性对相干检测效率的影响以及对相干系统误码率的影响。同时还给出了单模光纤传输函数曲线,并对PSK相干检测系统与强度调制-直接检测(IM-DD)系统的性能进行了比较。     

原位叶绿素a光纤荧光传感器研制

运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中叶绿素a含量检测的在线式光纤传感器。该传感器基于光纤传输与荧光分析法,通过对激发荧光信号的捕捉、传输以及解析达到在线快速检测叶绿素a的目的。实验结果表明,该传感器的响应值与叶绿素a的浓度具有良好的线性关系,检测性能稳定,且具有体积小、传输速度快等特点,初步具备了海水中叶绿素a含量的现场检测能力。     

一种RIM型低频振动光纤加速度传感器的设计

设计了一种反射式光强调制光纤传感器（RIM—FOS），用于测量低频振动加速度信号．由于只采用一根单模光纤用于发射和接收，整体结构紧凑小巧且在一定条件和范围内使其数学模型相对简练，通过数字和线性化处理可不失真地实时输出低频振动加速度信号．此传感器具有信号失真小，对初始位移漂移不敏感的特点。