基于白光干涉的光纤环保偏能力温度稳定性研究

为了研究陀螺用光纤环保偏能力的温度稳定性,采用白光干涉仪测试了光纤环在-40～80℃范围内7个温度点的偏振耦合分布。从光纤双折射、整体偏振耦合幅值、局部大偏振耦合点三个方面对测试结果进行了分析。光纤双折射随环境温度的升高线性减小,80℃时光纤双折射相对于-40℃下降了13.73,说明了温度越高光纤本身保偏能力越低。整体偏振耦合幅值表现出了以40℃为最低点的抛物线形温度分布,说明了绕环胶固化温度是影响光纤环在宽温域整体外应力的主要因素。分析了换层处的大耦合点偏振耦合幅值在低温下出现高低间隔分布的原因是光纤环与结构件的粘接胶采用高温固化方法造成的。三个方面的综合分析表明,环境温度与光纤拉丝温度的差值是影响光纤内应力的主要因素,绕环胶和粘接胶的固化温度是影响光纤外应力的主要因素。测试分析结果为后续优化光纤环的保偏能力温度稳定性提供了参考。     

采用双折射光纤设计分布式应力传感器

采用扫描式迈克尔逊白光干涉仪对应力场引起的高双折射保偏光纤(PMF)内部的分布式偏振模式耦合进行定量测试和理论分析。由偏振模耦合的强度计算应力的大小,通过由双折射引起的2个正交的偏振模的光程差计算应力的位置。提出了分布式光纤应力传感器的结构设计。该传感器可实现1km的测量范围,对应力作用点的空间位置测试精度可达到mm量级,对偏振模耦合强度测试可达到-80dB的灵敏度。     

数字化扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

首先简要介绍了保偏光纤及其主要参数:模式耦合系数、拍长、偏振消光比和偏振串音等,并给出这些参数的定义和表达式;评价保偏光纤性能的拍长、模式耦合系数、偏振串音等参数也都与偏振耦合相关.讨论了偏振耦合测试技术,对成功应用于保偏光纤测试的波长扫描干涉法等七种方法作了比较.采用"白光"Michelson技术实现了光纤的寄生偏振耦合点空间分布位置测试仪,以该仪器完成了保偏光纤环扫描;偏振无源光器件测试;保偏光纤对轴;保偏光纤拍长测试;分布式(应力、位置、温度)传感;保偏光纤双折射色散测试等.并以保偏光纤环扫描为例给出实验结果,证明了仪器设计理论和实验结果的相符合性.     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

白光扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

采用白光扫描干涉法，利用Michelson干涉仪中移动臂的移动补偿保偏光纤中产生的光程差，从而实现对保偏光纤绕组中偏振耦合点的耦合强度及空间位置分布的有效检测。分析了白光干涉仪的原理、结构以及干涉条纹特点，进行了保偏光纤环的扫描测量。结果表明，第一个保偏光纤环的质量优于其他各环，证明了仪器设计理论和实验结果相符。     

光子晶体光纤环偏振耦合强度温度特性实验研究

以光子晶体光纤环为研究对象,利用白光干涉仪测试了不同温度下保偏光子晶体光纤环和普通保偏光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布,分析了光纤环中固定耦合点不同温度下的偏振耦合强度变化。结果表明,在-40℃~50℃的温度条件下,保偏光子晶体光纤环偏振耦合强度最大变化率为0.97%;普通保偏光纤环偏振耦合强度的变化率为4.71%,约为保偏光子晶体光纤环的5倍。实验研究证明,光子晶体光纤环的偏振交叉耦合强度温度稳定性高于普通保偏光纤环的偏振交叉耦合强度的温度稳定性。     

保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合技术研究

光纤陀螺光路结构中,Y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息,而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素.为此,提出了一种实现保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合的方法,并制作了两者直接耦合的敏感环光路.经实验测试,光路中Y波导器件的插入损耗典型值为2.7 dB,分光比优于48/52～52/48,偏振串音优于-30 dB,性能指标与常规的Y波导器件相当.该光路模块理论上有利于减小光纤陀螺系统噪声和提高测量精度.     

保偏延迟光纤环偏振串音对光纤电流互感器的影响

利用保偏延迟光纤环的偏振耦合模型,考虑幅值较大的互易性寄生波列,计算了光纤电流互感器(FOCS)光路系统的干涉光强,得到了互感器变比与延迟环偏振串音之间的理论关系,揭示了延迟环偏振串音的温度相关性对互感器变比的影响机理,并提出了抑制方法。为保证变温环境下互感器的变比误差在0.2%以内,延迟环的偏振串音应低于-30dB。实验结果表明:在绕制延迟环的过程中,降低绕环张力、减少胶的用量,采用低温度系数骨架可有效地改善互感器变比的温度稳定性,在-40℃!70℃范围内,互感器变比的变化量由0.63%降低至0.07%。该研究为光纤电流互感器中保偏延迟光纤环的设计和绕制工艺提供了理论指导。     

光纤陀螺光纤环分布偏振耦合误差预估

分析了由光相干域偏振计测得的光纤陀螺保偏光纤环(PMFC)分布偏振耦合测试数据,建立了测量点偏振耦合幅度模型。结果表明,测试数据是实际偏振幅度耦合被宽谱光源相干函数调制的结果,且存在伪偏振耦合测试数据。在此基础上,提出并实现了分布偏振耦合数据处理算法。绕制PMFC,进行了不同温度条件下分布偏振耦合测试,并提取了真耦合位置和强度信息。通过建立PMFC二次偏振耦合误差预估模型,对不同温度下光纤环分布偏振耦合引起的光纤陀螺零漂误差进行了计算预估。利用高精度保偏光纤环分析测试仪对该环进行了对应温度的光纤陀螺零漂测试,零漂预估值与实测结果一致。     

光纤环圈内部偏振耦合试验研究

基于白光干涉原理,采用麦克尔逊干涉仪补偿光程差的方法,对光纤环圈内部偏振耦合做了试验研究。研究结果表明:光纤环圈绕制过程中,在光纤环圈内部引入了新增的偏振耦合点,且引入的偏振耦合点呈周期性分布;通过改进环圈的绕制工艺,可以很好地抑制新增耦合点的产生。     

基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。     

极化保偏光纤结构对器件中电场强度的影响

针对可能的侧面抛磨的极化保偏光纤的电极结构，在提出相应的数学模型的基础上，分析了电极形状、被抛磨侧面与纤芯的距离、侧面抛磨后光纤两侧的厚度等结构参数对极化保偏光纤中电场强度及其分布产生的影响。由此分析得到了优化的极化光纤器件结构。     

光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响

空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改善耦合效率,讨论结果有助于空间光-单模光纤耦合器件的优化设计。     

Switchable-multi-wavelength fiber laser based on dual-core all-solid photonic bandgap fiber

In this paper, we propose and demonstrate a switchable multi-wavelength fiber laser based on a dual-core all-solid photonic bandgap fiber (PBGF) comb-like filter. The transmission properties of the dual-core all-solid PBGF are theoretically and experimentally investigated. Then the fiber ring laser based on the PBGF is realized and its wavelength-selective mechanisms are studied. By adjusting the polarization controller (PC), the number and location of the laser wavelength can be tunable.     

基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长光纤激光器

研究光寻址电位传感器(LAPS)的器件噪声特性 。通过对LAPS半导体场效应器件的结构分析,建 立LAPS的理论模型,并进一步分析LAPS器件噪声信号的来源、种类及特性。以 pH缓冲液中H离子 浓度为检测对象,搭建基于NI采集卡和Labview环境的LAPS测试系统,对影响LAPS信号噪声 特性的光源 波长、光源调制频率、光源强度和Si衬底厚度等因素进行了仿真和实验研究。结果表明,增 大光源波长和光源强度 是提高输出信号幅值和信噪比(SNR)的最有效方法。     

在光纤拼接处刻写长周期光纤光栅及其传感应用

在"单模光纤-细芯光纤"拼接处刻写了Type II型长周期光纤光栅,构成一种高温光纤传感器。该传感器实际由2段不同的长周期光纤光栅级联构成,在第二个光栅形成了Mach-Zehnder干涉,因此,传感器透射谱由长周期光纤光栅与Mach-Zehnder干涉仪共同作用形成。利用传感器的透射谱与环境温度的线性变化关系,进行环境温度测量。实验中选取传感器透射谱的2个谐振峰波谷dip 1和dip 2来测量外部温度变化。实验结果表明:在300℃~800℃高温测量范围中,波谷dip 1处温度灵敏度为103.4 pm/℃,波谷dip 2处温度灵敏度为121.8 pm/℃,测量最高温度可达到800℃。该传感器制作简单易重复、灵敏度高、线性度好、成本低,在高温传感领域有一定的应用价值。     

空芯光纤多模干涉型光纤液位传感技术研究

为了测量液位高度变化,采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法,研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化,进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验,研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响,并分析了实验误差。结果表明,该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时,液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。     

温度对扭转光纤环性能的影响

从理论上和实验上研究了温度对扭转光纤环性能的影响.结果发现,当注入线偏振光时,扭转光纤环内存在一个弱主轴,并且其方向会随着温度的变化而偏移;而注入圆偏振光时,输出光仍然是一个比较好的圆偏振光,在同样的温度范围内,椭圆度变化很小.为进一步提高光纤大电流传感器的稳定性研究提供了一个有益的参考.     

光纤包层不圆度与偏振模色散间关系的研究

文章介绍了光纤偏振模色散(PMD)的基本概念及影响因素.通过一系列试验分析了光纤包层不圆度与PMD的关系,指出为控制光纤PMD的稳定性,提高光纤在绕盘状态下测得的PMD值的可信度,需要将光纤包层不圆度控制在一个较小的范围内.利用光纤旋转技术则可以延展这一控制范围.     

基于相位掩模板的常规光纤制备弱反射光栅

为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性,以降低材料成本和传输损耗,基于相位掩模板法,在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG),并进行了实验验证.建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程,分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响;采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FB...