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.     

双Jaynes-Cummings耦合模型中几何量子失协的研究

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了双Jaynes- Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明：通过提高纯度、初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协震荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。     

光纤光栅外腔半导体激光器特性的分析

研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型;根据等效腔模型,讨论耦合系数对FBG-ECL阈值特性的影响,指出存在最佳光纤光栅反射率,使得激光器不仅功率输出大、而且边模抑制比高;利用等效腔长的手段,分析了腔长对光子寿命的影响,并结合速率方程讨论了FBG-ECL的高频响应特性;最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

用薄膜光学理论研究布拉格光纤的传输特性

用薄膜光学的等效导纳方法和阶跃光纤的几何光学理论研究布拉格光纤的传输特性.①设计出了反射率达99.99%包层的厚度、层数;②分析了传输效果随波长、层数、入射角的变化;③得出光束的数值孔径小于0.15时,反射率大干99.99%.这一研究对布拉格光子晶体光纤的实际加工及与阶跃光纤耦合具有重要理论意义.     

指向误差下高斯光束几何衰减模型分析

无线光通信系统中的指向误差对光功率的几何衰减产生影响,导致系统接收光功率的下降,影响系统性能.为了精确分析指向误差对无线光通信系统性能的影响,本文基于高斯光束光强分布推导了圆形孔径下无线光通信系统接收光功率几何衰减模型的精确解析解,仿真了不同参数条件下指向误差对系统几何衰减的影响,验证了解析解的准确性,并与现有模型进行了比较分析.结果表明,采用现有近似模型计算几何衰减存在的误差不能忽略,因此在圆形孔径下进行模型推导更符合实际情况.在无线光通信点对点通信及组网通信时,采用本文所得的指向误差下的高斯光束几何衰减解析模型更为精确.     

受激布里渊散射位相共轭激光器自调Q机理研究

基于受激布里渊散射的位相共轭激光器能够产生自调Q 脉冲并有效改善光束质量，分析了位相共轭激光器的自调Q 机理，认为SBS 属于快开关，可以采用阶跃函数描述而无需考虑过渡腔中复杂Q 值变化过程，分析了起始腔后反射率、耦合输出率以及SBS 饱和反射率对Q 调制过程以及输出脉冲时域和能量特性的影响，认为在设计SBS 激光器时应在保持阈值前提下选取具有较低后反射率的腔镜和具有较高SBS 饱和反射率的介质，在综合考虑耦合输出效率前提下优化选取合适的耦合输出率。     

Nd: YVO44与Nd: YAG主动调Q脉冲参数模拟

利用调Q速率方程, 确定了最优输出耦合反射率, 最大脉冲能量, 最大峰值功率和脉冲宽度与无量纲变量z的关系, 并分析了谐振腔往返损耗、谐振腔增益和反转衰减因子分别对Nd:YVO44与Nd:YAG调Q脉冲参数的影响。结果表明: 最优输出耦合反射率和脉冲宽度随谐振腔往返损耗的增大而减小, 最大脉冲能量和最大峰值功率受反转衰减因子的影响很大, 并随反转衰减因子的增大而减小。通过确定z值可以将调Q脉冲参数具体化。     

光纤光栅外腔半导体激光器的线宽特性研究

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型,并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子,系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性.以等效腔模型为基础,综合考虑外腔压窄因子,利用修正后的肖恩-汤斯公式,使用Matlab对外腔激光器的阈值和线宽特性进行了系统的模拟.模拟结果表明:通过增加外腔反射率,可有效增加光子寿命并降低阈值载流子浓度,进而获得较低的阈值电流,对于0.81的外腔等效反射率,阈值电流低至3.83 mA;通过增加外腔反射率、耦合效率和外腔长度,可显著压窄线宽至千赫兹量级;此外,合理限制增益芯片尺寸也会压窄线宽.激光器工作电流为60 mA时,当外腔光栅反射率由0.1提高至0.9可使阈值电流由9.04 mA降低至4.01 mA,线宽由95.27 kHz降低至1.34 kHz;当外腔长度由2 cm增加至6 cm时,激光器线宽由3.20 kHz降低至0.36 kHz.     

衰荡腔腔长失调的实验分析

光腔衰荡法是一种高反射率的测量技术.在腔长失调的情况下,根据高斯光束空间传输表达式和光腔衰荡法测量原理,建立了反射率测量的理论模型.利用模拟计算,得到了腔长失调对衰荡信号的影响.通过与实验现象相比较,证明了理论分析方法是合理的.     

倾斜腔之间的模式匹配特性

以光腔的厄米高斯光束理论为基础，重点讨论了光腔轴间的微小夹角对模式耦合的影响，给出了基横模到基横模、基横模到一阶横模、基横模到二阶横模到三队横模的模式及功率耦合系数并进行了讨论，分析了各阶模式耦合系数随倾角失配的变化规律并得到了有奇偶模耦合时耦合系数不为零的结论。     

Loop Optic Design Optimization Study

This paper reports the results of a study aimed at understanding the design process for fiber optic systems in subscriber lines, also known as loop network. Since loop spans are typically shorter and traffic volumes lower than interoffice trunks, the required performance level of a fiber optic system is often less than the maximum Obtainable from the technology. This affords us an opportunity to save money by designing a fiber optic system truly tailored to the application. The design problem is approached from an optimization point of view. A nonlinear programming model was formulated and solved for determining the optimal values of fiber attenuation, splicing loss, system gain and operating wavelength. The sensitivity of key parameters has been studied. We show that considerable savings can be realized if the components are selected based on the optimum values given by the model. The cost penalty is also calculated for nonoptimum designs. This study lays the groundwork for developing design techniques to be used by engineers in designing fiber optic systems and also for establishing the technical requirements of various fiber optic system components.     

连续掺镱光纤放大器的提取效率

连续光纤激光器在加工及军事等领域都有重要应用。为了研究掺镱光纤放大器中影响提取效率的关键因素,在稳态激光速率方程基础上,考虑光纤放大器中自发辐射放大,建立了高功率光纤放大器的数值模型,并分析提取效率与光纤端面反射率,信号光功率以及抽运光功率之间的关系。采用反向抽运光纤放大器的实验方案,对有关提取效率的理论分析进行了初步验证。理论计算结果与实验验证结果的偏差小于10%。研究结果定性地描述了光纤端面反射率、信号光的功率和抽运光的功率对光纤放大器提取效率的影响。     

雾的雷达后向散射特性研究

利用流雾与辐射雾的能见度与含水量的经验公式导出的Gamma雾滴谱分布,得到了平流雾和辐射雾的雷达反射因子Z与雾的能见度、含水量的关系式。以94GHz雷达为例,研究了雾的雷达后向散射特性。最后利用毫米波衰减数据和能见度反演的几场湿海雾参数,研究了湿海雾的后向散射特性,研究结果表明：湿海雾的雷达反射因子可与中到大雨相当。     

光功率稳定性对光纤陀螺性能的影响研究

首先通过对数字闭环光纤陀螺的原理分析,推导出了光纤陀螺输入输出的关系式,结合随机游走系数的表达式,指出光功率稳定性的两种影响方式,一是引入白噪声,二是改变控制参数.然后建立了光纤陀螺控制模型,研究了光功率衰减与波动对系统调节时间和控制噪声的影响,同时针对光功率衰减对随机游走系数的影响,提出了动态调整最佳调制深度的优化方法.研究结果和优化控制方案对于高精度光纤陀螺的精度保持具有重要的实际意义.     

基于光纤法布里-珀罗滤波器的便携式近红外光谱仪

介绍一种以光纤法布里-珀罗(FFP)滤波器为核心的便携式近红外光谱仪的设计方法。为克服FFP控制电压和扫描波长之间的迟滞和非线性效应, 实现光谱仪扫描波长的准确定位, 采用一组光纤光栅（FBG）的中心波长为参考, 利用粒子群优化（PSO）算法对每个FBG中心波长进行准确定位。在此基础上, 采用多项式拟合技术, 实现了在每一个FFP扫描周期内, 在线建立FFP扫描波长与其控制电压间的关系模型, 从而构建了一种准确度高、小型便携的近红外光谱仪。实验证明该光谱仪扫描波长范围为1490～1590 nm, 波长测量误差低于0.15 nm, 波长分辨率小于0.4 nm。     

可反复收放轻型水密光缆的研制

随着水下应用技术领域的发展,水下用光缆的发展也十分迅速,通过介绍一种具有全端面阻水性能、质量轻、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特性的水下反复收放用轻型水密光缆的研制,阐述了光缆的结构设计、材料选择以及性能测试数据等方面内容。     

基于DDS技术的F-P滤波器非线性补偿设计

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的可调谐光纤法布里-泊罗(FFP)滤波器的光纤光栅解调系统。并根据FFP的扫描特性使用FPGA生成FFP驱动电源。针对FFP压电陶瓷(PZT)的非线性特性,通过在FPGA中使用直接频率合成(DDS)技术对其进行线性补偿。补偿后线性度达到0.997,离散差值对应于扫描波长漂移,该值从补偿前的1.117nm被有效地控制在0.2nm范围内。     

采用高斯波形近似的干涉型光纤光栅法布里-珀罗传感系统的可见度分析

两光纤布拉格光栅(FBG)的光谱失配会使其构成的光纤法布里-珀罗(FFP)传感系统的干涉条纹可见度降低,从而影响探测性能。基于弱反射率FBG反射谱的高斯波形近似,推导了光谱失配引起的可见度变化表示式。实验测量了干涉型FFP传感系统的可见度曲线,对理论分析进行了验证。研究表明,反射谱旁瓣对光谱失配引起的可见度变化有重要影响。从光谱匹配的角度,采用高斯切趾光栅的FFP传感系统优于普通均匀光栅的系统。     

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。