光纤Sagnac环的研究现状及其应用

在研究Sagnac效应的基础上,利用光纤Sagnac环的干涉结构,提出了多种光纤Sagnac环的改进方案,并进行了大量实验,使其应用范围得到了极大扩充。从Sagnac效应的基本原理出发,综述了光纤Sagnac环现阶段的主要应用和最新进展,主要有光纤陀螺、光纤水听器和Sagnac环滤波器等。最后介绍了光纤Sagnac环研究的前沿新技术方向,主要包括改变Sagnac环的结构、在Sagnac环中加入介质或与其他结构级联、做成全光缓存器,制作多波长光纤激光器等。     

Sagnac滤波器的自动补偿

提出了对双折射光纤Sagnac滤波器的自动补偿方案,将其粘贴在大热膨胀系数的基底材料上,使双折射光纤Sagnac滤波器自动补偿其光谱波长对温度产生的漂移.经过封装后双折射光纤Sagnac滤波器波长对温度的灵敏度降低到0.059nm/℃,是未封装前的0.04倍.这种方法简单可行,并在一定程度上解决了双折射Sagnac滤波器温度敏感的问题,使器件的实用化进程向前迈进了一步.     

基于保偏光纤和LPFG的Sagnac环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究

报导了一种基于级联保偏光纤(PMF)和长周期 光纤光栅(LPFG)的Sagnac环温度和环境折射率双参 量传感器。在Sagnac干涉环内级联PMF和LPFG,LPFG的双折射效应使得Sagnac干涉的相位差 受环境折射率调 制。所提出的双参量传感器的透射光谱中,由LPFG形成的透射峰和Sagnac干涉形成的干涉峰 对温度和环境折射 率各自具有不同的灵敏度,通过对两者特征峰波长漂移量的测量就可实现对温度和环境折射 率的同时传感。实验上 搭建了温度和环境折射率双参量测试装置,采用波长解调方法,受光源功率波动的影响小, 温度灵敏度为1.2nm/℃; 环境折射率灵敏度为15nm/RIU。该双参量传感方案解决了温度和环 境折射率的交叉敏感问题,结构简单,采用金 属板凹槽结构进行封装有效地保护了LPFG,在生物传感和化学传感等领域具有广阔的应用前 景。     

一种基于LPFG高灵敏度浓度传感器

利用Sagnac光纤环全反射的特性和单根长周期光纤光栅(LPFG)构成Michelson干涉仪,入射光经LPFG后,部分被耦合到包层中传输,经过包层和纤芯传输的光信号经Sagnac光纤环全反射后重新耦合回LPFG,在光栅区域干涉。利用传输矩阵理论分析了干涉结构的光谱特性。用此干涉结构检测了蔗糖溶液浓度,传感灵敏度可达0.065 nmLg-1。     

基于内嵌FBG的Sagnac环的双波长光纤激光器

提出了一种内嵌光纤Bragg光栅(FBG)对的Sagnac环结构双波长掺铒光纤(EDF)环形激光器。对内嵌FBG对的Sagnac环的滤波特性进行了理论分析,实验获得了输出波长分别为1 554.92nm和1 555.2nm的稳定双波长光纤激光,边模抑制比约为65dB,功率稳定性优于0.2dB,波长稳定性优于0.02nm。     

高双折射光纤双折射温度特性新型测量方法研究

根据高双折射光纤Sagnac环镜的透射谱函数推导出其峰值波长与双折射的关系,通过测量峰值波长随温度的漂移量推算出高双折射光纤双折射的温度系数,从而提出了一种测量高双折射光纤双折射随温度系数的新方法.本文设计的方法结构简单,易于操作,只需要搭建一个简单的Sagnac环镜而无需其它特殊的装置,与写制光栅的方法相比简化了测量的复杂度和降低了设计成本,具有设计灵活和应用广泛的优点.     

基于乙醇灌注边孔光纤的Sagnac干涉型温度传感器

提出并研究了一种基于乙醇灌注边孔光纤(SHF)的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤,其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中,利用乙醇的折射率随温度的变化,改变边孔光纤的双折射系数,使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移,从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20℃～80℃的温度变化范围内灵敏度为86.8pm/℃,为普通光纤布拉格光栅(FBG)传感器的8倍。     

基于Sagnac环镜的多波长线性腔掺铥光纤激光器(特邀)

研究了一种基于光纤Sagnac环镜的多波长线性腔掺铥光纤激光器.该激光器采用1.5 m长的双包层掺铥光纤为增益介质,793 nm激光二极管为泵浦源,光纤Sagnac环镜和光纤环形镜构成激光器谐振腔.通过增加泵浦功率和调节偏振控制器,在1949～1976 nm的光谱范围内实现了1～7个波长的激光输出,输出功率达毫瓦量级,光信噪比达到40～50 dB.     

FBG嵌入型光纤Sagnac环的窄道空间微流速和温度测量系统

提出了一种光纤布拉格光栅(FBG)嵌入型光纤Sagna c环的窄道空间微流速和温度测量系统,其由传统光纤Sagnac环和嵌入光纤Sagnac环中的FBG 组成。光纤Sagnac环中的保偏光纤(PMF)受到的侧压 力会随着微流体流速的不同而发生变化,通过监测光纤Sagnac输出干涉峰的漂移实现对微 流速的测量。此外,嵌入光纤Sagnac环中的FBG对温度有较高的响应灵敏度,可以实现环 境温度的监测。实 验过程中,用毛细管模拟窄道空间,将光纤Sagnac环中的PMF置于毛细管内部,用 微流泵获得一定范 围的微流速。实验结果表明,当微流体的微流速在0～450μm/min范 围内变化时,光纤Sagnac环输出的干涉谱 向短波方向漂移;由监测波长1522.47544.64nm处的谐振峰可知,测量的微流速平均灵敏 度分别为 5.59pm/(μm/min);实时监测环境温 度的结果表明,在20～45℃范围内,FBG的温 度灵敏度为9.74pm/℃。本文传感器具有测量范围大、灵敏度高、结 构简单和成本低等优点,特别适用于微通道如生物血管等方面。     

Sagnac滤波器的自动补偿

提出了对双折射光纤Sagnac滤波器的自动补偿方案,将其粘贴在大热膨胀系数的基底材料上,使双折射光纤Sagnac滤波器自动补偿其光谱波长对温度产生的漂移.经过封装后双折射光纤Sagnac滤波器波长对温度的灵敏度降低到0.059nm/℃,是未封装前的0.04倍.这种方法简单可行,并在一定程度上解决了双折射Sagnac滤波器温度敏感的问题,使器件的实用化进程向前迈进了一步.     

用Sagnac干涉法和固定分析法测量光纤偏振模的色散

介绍了用Sagnac干涉法和固定分析法对光纤偏振模色散的测量原理和测试实验系统。与固定分析仪测量法对比 ,Sagnac干涉法的实验装置更趋简单 ,测量光谱更具有可读性。在目前偏振模色散测量仪器价格昂贵的情况下 ,此方法具有很高的实用价值     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法。系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器。光纤光栅波长的线性解调带宽为3．6nm。对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移。补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2．3nm／℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0．005nm／℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移。     

消偏型Sagnac光纤管道泄漏检测系统及其稳定性研究

管道作为石油、天然气、自来水等的主要运输工具,其运行安全性已受到广泛关注。管道腐蚀穿孔引起的持续性小规模泄漏的及早发现与准确定位是管道运行安全的主要问题和难题。利用Sagnac光纤干涉仪对管道小泄漏进行监测和定位时,光波偏振态的随机变化直接影响到Sagnac环中两束相干光的干涉效果,从而影响直线型Sagnac光纤干涉仪的性能。提出了采用光学消偏的方法抑制偏振态对Sagnac干涉仪性能的影响。通过改进干涉仪的结构,在Sagnac环中加入光纤延时环消偏器,从而提高系统运行稳定性。实验结果表明,该方法能够较好地解决偏振态变化引起的检测灵敏度降低的问题。     

基于Sagnac干涉仪的级联型梳状滤波器

密集波分复用(DWDM)系统光信道数量的增加,使得与DWDM技术有关的各种光学滤波器技术成为当前光纤通信领域的研究热点.高双折射(HiBi)光纤环具有易于制作、性能稳定以及良好的滤波特性等特点,近年来受到广泛关注;通过增加Sagnac环内HiBi光纤和偏振控制器的个数,或者采用多个HiBi光纤Sagnac环的级联形式,...     

基于光栅Sagnac环的自发布里渊散射检测方法

提出了一种采用光纤光栅(FBG) Sagnac环对光纤中自发布里渊散射信号进行直接检测的新方法,从理论上分析了FBG Sagnac环滤波器的传输特性.研制了非对称结构的FBG Sagnac环,并应用在自发布里渊散射光谱测量和分布式温度传感实验系统中.通过控制压电陶瓷(PZT)两极的电压对FBG Sagnac环的臂长差进行精确调节,实现了自发布里渊散射信号与瑞利散射信号的有效分离及检测.     

光纤光栅Sagnac环特性及包络带通滤波器的研究

对光纤光栅Sagnac环的传输光谱进行了理论分析和实验验证 ,在此基础上提出并实现了基于非对称光纤光栅Sagnac环的包络带通结构 ,该结构可以将光栅的带阻特性转换成带通特性 ,可在光纤光栅传感领域得到应用。     

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.