1阶反馈稳定光纤3×3耦合器干涉测量系统

为了消除环境干扰对光纤干涉测量系统的影响,采用光纤3×3耦合器和光纤光栅构成光路复合在一起的两个光纤迈克尔逊干涉仪构成了光纤干涉测量系统.利用光纤光栅作为反射镜,两个光纤迈克尔逊干涉仪共有几乎相同的光路.其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过一个1阶反馈来补偿环境干扰的影响,实现对该测量系统的稳定;另一个光纤迈克尔逊干涉仪用于完成测量工作.结果表明,1阶反馈可以对0Hz～21Hz的干扰进行补偿,使得该测量系统适合于在线精密测量.     

高稳定的光纤3×3耦合器干涉位移测量系统

利用光纤3×3耦合器和光纤光栅(FBG),构成能有效补偿环境干扰的光纤干涉位移测量系统。测量系统含干涉臂几乎重合的两个光纤迈克尔逊干涉仪,其中一个通过反馈环节补偿环境干扰的影响,实现对测量系统的稳定,使系统适合于在线测量;另一个用于完成测量工作。利用零差干涉相位测量技术对位移进行测量,测量结果的线性相关系数达0.999。     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。     

复合光纤马赫-曾德尔外差干涉位移在线测量系统

研究了一种复合光纤马赫-曾德尔外差干涉测量系统,并采用该系统对位移进行在线测量。基于光纤光栅只反射布拉格波长的特性,构建了两个独立但光程几乎重合的光纤马赫-曾德尔干涉仪。其中的一个马赫-曾德尔干涉仪用于完成测量工作,另一个马赫-曾德尔干涉仪用于监测环境干扰,补偿环境干扰对测量结果的影响,使测量系统适合用于在线测量。位于马赫-曾德尔干涉仪参考臂的声光调制器组可对参考光进行移频,当参考光与测量光会合时形成外差干涉信号,实现外差干涉测量。实验中,该系统对100μm位移进行10次重复测量的标准差为6 nm。     

基于光纤双波干涉的台阶高度在线高精度测量研究

提出一种基于双波干涉的台阶高度光纤在线干涉测量系统。利用光纤光栅(FBG)只反射布拉格波长的特性,使两个波长同时并独立地工作于同一个光纤干涉测量系统中,每个波长的干涉信号分别并同时被探测,将测量量程扩大为半合成波波长。利用反馈电路补偿环境干扰对光纤干涉测量系统的影响,使光纤干涉测量系统适合于在线测量。本光纤干涉测量系统可测量的最大台阶高度达1mm,测量分辨率小于1nm。     

基于3dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪稳定控制系统

Mach-Zehnder光纤干涉仪（MZI）是一种利用光干涉原理制成的仪器,具有体积小、重量轻、结构紧凑、抗电磁干扰和灵敏度高等优点。但是,Mach-Zehnder光纤干涉仪是一种非平衡并行结构,易受环境等因素影响导致其性能不稳定。因此,高性能测量系统和通信系统对光纤干涉仪的稳定工作提出了严格的要求。提出了一种基于3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder干涉仪的稳定控制系统,其目的是通过对探测器的输出信号进行调制,并反馈到光纤干涉仪的一臂上进行偏置控制,从而实现Mach-Zehnder光纤干涉仪的稳定工作。该方法实现简单,克服了现有3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪不能稳定工作的问题。     

双简支梁结构光纤光栅加速度传感探头的设计

采用双简支梁结构设计了一种光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统由双简支梁、双光纤光栅、质量块等组成。采用差动补偿法解决了光纤光栅传感器温度与应变交叉敏感问题。该探头结构简单,线性度好,一阶谐振频率达到525Hz,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响,且测量灵敏度是单光纤光栅传感器的2倍。     

双简支梁结构光纤光栅加速度传感探头的设计

采用双简支梁结构设计了一种光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统由双简支梁、双光纤光栅、质量块等组成。采用差动补偿法解决了光纤光栅传感器温度与应变交叉敏感问题。该探头结构简单,线性度好,一阶谐振频率达到525Hz,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响,且测量灵敏度是单光纤光栅传感器的2倍。     

FBG用于高频振动检测的实验研究

由于光纤光栅具有体积小、抗电磁干扰、抗腐蚀，易于构成光纤测量网络等性能，因而对在高频环境下材料力学性能测试拥有独特优势。为此，基于非平衡M-Z干涉仪的光纤光栅解调原理，设计了一套用于高频振动检测的光纤光栅测试系统。经实验证明该系统在10kHz频率以下有良好的频率响应。     

光学相干层析系统色散的在线测量及补偿

针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿.实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量...     

基于3×3耦合器的马赫-曾德尔干涉仪的光纤光栅波长解调技术

介绍了一种基于3×3和2×2光纤耦合器构成的非平衡马赫-曾德尔干涉仪的波长解调方案。理论分析和数据对比表明,相对于由两个2×2光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪,本干涉仪具有宽谱的灵敏度、能跟踪波长的变化方向和相位展开的优点。实验方案用于测量固定在悬臂梁上的传感光纤布拉格光栅(FBG)的峰值波长变化,获得了±1 pm的静态波长解调精度,在10 Hz处的动态分辨率为27 n/εHz。相位展开算法使得应变测量范围达到了2014με,对应的相位变化为3.22π。     

空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器

设计了介绍一种新型空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器。该检波器作为加速度检测设备,采用3个迈克尔逊光纤干涉仪光路,用6个空心顺变柱体共同支撑1个质量块构成三维简谐振子系统。对实验样机进行的模拟实验测试表明:共振频率为308Hz,工作频带向低频移动,频响特性曲线与理论计算相符。加速度灵敏度的理论计算值为15.7×103rad/g,能满足大多数场合下对加速度精确测量的要求。     

长周期光纤光栅构成的迈克尔逊干涉仪及其传感应用

利用高频CO2激光器刻写了性能优良的长周期光纤光栅,然后在长周期光纤光栅近端用光纤切割刀切割出一个光滑的反射面,利用该反射面与长周期光纤光栅一起构成一个简捷的在线光纤迈克尔逊干涉仪.实验研究发现干涉仪的反射谱谐振峰波长随环境温度与轴向应变线性漂移,通过解调波长的漂移量能够测量出环境温度与轴向应变.实验获得温度灵敏度为47.76 pm/℃,应变灵敏度为1.805 pm/με.设计的干涉仪结构简单,制作容易,成本低,灵敏度高,能够用于环境温度与轴向应变的测量.它在环境监测、大型建筑健康监控、工业生产等方面具有一定的应用前景.     

基于两步相移干涉的微表面形貌检测系统

为了精确稳定地测量物体微表面形貌,设计了一种基于改进迈克尔逊结构的空间两步相移干涉系统。该系统在泰曼-格林偏振干涉仪的基础之上,使用改进的迈克尔逊结构实现分光,采用偏振方向分别为0和45的两偏振片作为相移器件,在单个CCD相机中同时记录两幅具有90相移的干涉图像,然后由离散希尔伯特变换法提取相位,获取物体表面形貌信息。搭建了两步相移干涉光路,并通过对玻璃平板表面的检测,验证了该系统的可行性。结果表明,在实验室环境下系统重复测量结果的均方根误差小于0.02,在实际微表面测量中具有良好的稳定性。     

基于波分复用器的光纤光栅振动传感器阵列

研究了一种用光纤光栅测量动态应变的阵列传感技术。在用基于3×3耦合器的非平衡光纤马赫-曾德尔干涉仪解调光纤光栅波长变化基础上,提出了通过波分复用器(WDM)来实现多个光纤光栅振动传感器的复用,测试了波分复用器对通道交叉干扰的影响,并同时测得了串联的3只光纤光栅的振动信号。讨论了使用这一技术时,工作环境和光源光强的变化对测量没有显著影响以及该技术可以用于高频信号的测量原因。该技术优点在于测量频率高、灵敏度高,不受光源光强度的影响,还可以获得不同测量点之间的相位关系。     

FFP边带滤波技术研究

以双光束干涉原理为基础,推导了光纤法布里-珀罗腔(FFP)边带滤波器的反射率方程,讨论了端面反射率对其特性的影响;通过与光纤迈克尔逊、M-Z解调方法比较分析了FFP边带滤波器的热稳定性问题;对FFP在光纤光栅传感解调中的应用,采用泰勒展开方法进行了一阶线性近似,用线性边带滤波方法实现了布拉格光纤光栅传感器的应变测量,最大测量误差为3.8个微应,满量程测量精度为6‰,能满足一般工业测量应用.     

高双折射单模光纤温度传感器

1 引言 偏振干涉型光纤温度计的灵敏度介于干涉型和强度型之间。典型的干涉型光纤温度传感器是以光纤耦合器为核心,构成Mach-Zehnder的一类干涉仪,它是以两根光纤分别作为干涉仪的测量臂和参考臂。虽然灵敏度高,但由于外界环境因素对参考臂的干扰极为敏感,以致在一般条件下,难以正常工作。文献[2]则以一根高双折射光纤中正交偏振模HE_(11)对外界因素有不同相移,使这两个模式的光发生干涉,从而能有效地克服外界因素的干扰。本文利用时间相     

基于3×3耦合器的光纤水听器时分复用系统的光强补偿方法

提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案,光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强,通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调,光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制,可实现光纤水听器近似等臂干涉,有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器,解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统,在光功率变化约10%时,光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30dB,系统噪声本底在信号频率为1kHz时小于30μrad/Hz1/2。     

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率随温度变化

在迈克尔逊干涉仪一光路中固定一透明玻璃管,通过改变玻璃管内空气的压强来观察干涉条纹的"吞吐"数量,来计算空气折射率.本文将研究改变开放玻璃管内空气温度时,测量干涉条纹的"吞吐"数来测量空气折射率,为迈克尔逊干涉仪测空气折射率提供了一种新的思路和操作方法.     

融合双波及单波干涉的光纤位移传感系统研究

研究一种融合双波长干涉及单波长干涉的大跨距高精度光纤位移传感系统。两种波长不同的光波同时作用于光纤干涉仪中,基于波分复用技术,利用光纤光栅分离双波长干涉信号和单波长干涉信号。利用双波长干涉信号决定被测位移的幅值,使最大测量跨距扩大至毫米量级。在本系统选定的两个激光波长(分别为1 557.32nm和1 558.52nm)下,最大测距为0.5mm,通过恰当地选用传感系统中的两个激光波长,可获得更大的测距范围;利用单波长干涉信号高精度地测量位移,使系统保持单波长干涉测量精度高的优点。