相移超结构光纤布拉格光栅 OCDMA编/解码器及其相关特性

研究了基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理.利用传输矩阵法仿真了器件的相关特性,推导了凶光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响.结果表明,随着码字长度的增加,器件的相关特性得到改善;但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时,编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感,对于长度为31的Gold序列,当码片间隔为6ps,布拉格波长为1.555μm时,布拉格波长偏差＜0.02nm方可得到编/解码器之间良好的相关特性;这表明同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用,此特性有望用于波分复用(WDM)型OCDMA系统中.     

基于超结构光纤光栅的编/解码器的发展和应用：第一部分

回顾了基于超结构光纤光栅的光学编/解码器的发展,介绍了基于超结构光纤光栅的编/解码器的工作原理,以及详细讲解了近期研发的两种编/解码器。采用±π/2相移的编/解码器能够隐秘地将光学码信息隐藏于编码波形中,有效地改善编码安全性。单输入多输出的编/解码器能够实现同时产生一组光学码,并且将这些光学码分配至不同的光路。     

二维非相干OCDMA系统信息侦听技术的研究

传统的能量侦听不能对采用二码键控调制方式的OCDMA系统实施有效信息截取;而多用户侦听多为采用多用户条件下等待出现单用户情况后进行信息截取,当系统用户容量较大时此方法缺乏实时性。本文以二维非相干光码分多址（OCDMA）系统为例,针对以上问题分别设计了不同的信息侦听方案,开展信息侦听技术探讨。首先,假设窃听者对整个系统的编/解码方式、地址码字的构造方式、系统的传输速率以及采用的频率片数量、大小等信息有足够的了解;然后,利用光电检测技术获取OCDMA系统中光信号在不同波段、不同时间的能量分布情况;最后,利用获取的能量分布矩阵可以有效地破译出系统中存在的地址码字。分别将两种侦听方案在利用Optisystem和Matlab软件搭建的二维非相干OCDMA软件平台上进行分析,其中系统采用了7个用户和7组二维地址码。分析结果表明,两种侦听方案均能有效的破译出用户的地址码字,实现对整个系统的信息窃取。可见二维非相干OCDMA系统仍然存在安全性问题。     

基于光纤码分多址技术的全光网传输实现

对基于光纤码分多址(OCDMA)技术的全光网进行了研究.分析了OCDMA技术应用于全光网的优点、多用户的可扩展性、好的保密性等.给出了OCDMA应用在全光网的硬件结构,重点阐述了光纤的选择、设计了光收/发模块以及基于系统集成设计的可调光编/解码器.探讨了全光网具体实现中存在的一些问题,得出结论OCDMA技术是实现全光网传输的较好选择.     

基于光纤布拉格光栅的化学传感器

除掉光纤布拉格光栅的包层,可以使它的布拉格波长对外界环境的折射率变化敏感。采用氢氟酸腐蚀掉光纤布拉格光栅的包层,获得了直径约为6 μm的布拉格光栅。实验研究了布拉格波长对化学溶液的浓度敏感性特征,结果表明:采用10 pm分辨率的光谱仪,丙二醇溶液在低浓度时的浓度分辨率为0.7%,在高浓度时的分辨率为0.32%;糖溶液在低浓度时的分辨率为0.55%,高浓度时为0.1%。采用商用的分辨率为1 pm的高精度波长解调系统,它们的分辨率可以提高一个数量级。     

光纤光栅压力传感器实验研究

文中提出了一种新颖的光纤布拉格光栅压力传感器,它是利用光纤布拉格光栅(FBG)对应变的传感特性,将光纤布拉格光栅粘贴于C型压力弹簧管上的特定位置,通过光纤布拉格光栅反射波长的变化,来实现对压力的测量。该传感器灵敏度的实验值和理论值分别为0.671nm/MPa和0.791nm/MPa,且具有很好的线性度,迟滞很小,有一定的发展前景。     

二维非相干光码分多址系统信息侦听技术

以二维非相干光码分多址(OCDMA)系统为例,设计不同的信息侦听方案,开展了信息侦听技术探讨.假设窃听者对整个系统的编/解码方式,地址码字的构造方式,系统的传输速率以及采用的频率片数量、大小等信息有足够的了解,利用光电检测技术获取OCDMA系统中光信号在不同波段、不同时间的能量分布情况;利用获取的能量分布矩阵有效地破译出系统中存在的地址码字.分别将两种侦听方案在利用Optisystem和MATLAB软件搭建的采用了7个用户和7组二维地址码的二维非相干OCDMA软件平台上进行分析.分析结果表明,两种侦听方案均能有效地破译出用户的地址码字,实现对整个系统的信息窃取.由此可见,二维非相干OCDMA系统仍然存在安全性问题.     

倾角对倾斜光纤光栅光谱特性的影响

基于倾斜光纤光栅模式耦合理论,研究了倾斜角度对光纤光栅光谱特性的影响,并应用OptiGrating软件进行数值模拟仿真。通过对不同倾斜角度得到的光纤光栅反射谱及透射谱的研究发现,随光栅倾角的增大,布拉格波长的中心波长偏移,同时反射率下降,而包层模式耦合增强,透射损耗变大,群时延减小。仿真结果对光纤光栅的设计和优化有一定的指导意义。     

基于光纤布拉格光栅(FBG)原理的三坐标测量机测头结构

介绍了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感原理的三维测头。FBG的实质是在纤芯内形成一个窄带的滤波器,布拉格波长方程为λB=2neΛ。外界应变的变化会影响光纤光栅的折射率调制周期Λ和纤芯折射率ne,并且FBG对轴向应变特别敏感。本测头采用三根竖直放置均布于圆柱面内的FBG,FBG的上端固定在一个固定架上,下部与一个支架连接。支架通过三根钼丝悬挂在内,测杆也固定在这个支架的中心,支架能够随测针一起自由偏摆。测杆与被测件接触时发生偏转,支架把偏摆量转化为对FBG的轴向应变,从而使FBG的布拉格波长变化。本测头传感系统采用匹配光纤光栅滤波的解调方式,选用四根参数一样的光纤光栅(其中三根做传感光栅,一根做参考光栅)。宽带光源经过耦合器进入传感FBG,从传感FBG反射的光经过耦合器进入匹配FBG,用高精度探测器测量匹配光栅的反射能量。当测杆偏摆时,传感FBG的布拉格波长受应变的影响而变化,从而使参考光栅反射的能量发生变化。本文主要介绍这种自主研发测头的结构分析,传感系统。     

基于超结构光纤光栅的编/解码器的发展和应用:第二部分

这篇论文回顾了基于超结构光纤光栅的光学编解码器在保密光通信与光分组交换系统中的应用。基于超结构光纤光栅的光学编解码器能够被当作光学码生成器及解码器件提高光通信的安全性,并且能够被用作光标签生成器及识别器同时生成及识别一组光标签。器件良好的性能使得该器件能够在光通信及信号处理中保证无误差。     

光纤光栅空分光复用传感系统的研究

介绍了一种光纤光栅空分复用传感系统,并将光纤光栅的传感特性应用于结构健康检测系统中。宽带光源发出的光波进入光栅阵列时,利用光开关选通不同光路实现FBG空分复用传感系统。系统采用等腰三角形悬臂梁调谐装置对FBG进行挠度加载,利用非平衡M-Z干涉技术对传感信息进行解调,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,从而得到被测应变的大小,成功地实现了空分复用传感。该系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,其传感分辨率为7.3 nε,灵敏度的实验值为0.82°/με。     

光纤Bragg光栅阵列的光时域反射探测技术研究

本文研究了采用光时域反射技术对串联光栅阵列的反射功率进行探测的新方法。在实验研究的基础上,对高反射率光栅在光时域反射测试系统中的“假峰”和“谐振峰”现象的产生根源进行了分析,并提出了适合于光时域反射测试系统的光栅反射率的具体要求。此外对光时域反射测试技术的空间分辨率、复用数量进行了分析,给出了综合考虑多种因素的光栅传感阵列的布置方案。光时域反射探测技术是一种新颖的光栅阵列测试技术,与传统的波长测试系统相比,可从时分复用角度大大增加复用数量。     

利用薄膜腔实现OCDMA的编/解码方案研究

本文提出了一种利用薄膜腔实现光CDMA编／解码方案，并研究了薄膜腔编／解码器的基本原理，给出了薄膜腔编／解码器结构，分析结果表明，所提出的薄膜腔编／解码器方案可以在全光水平上实现CDMA编／解码，突破光电转换的瓶颈，同时容易实现光CDMA编／解码器的光集成化。     

光CDMA技术及其应用

文章综述了光码分多址产生的历史背景,阐述了光码分多址技术原理, 比较了光波分多址、光时分多址、光码分多址技术,得出光码分多址技术和其他多址技术相比具有能充分利用光纤带宽;在时间和频率上是异步的,不需要信号同步;使用同一中心波长,不需要控制波长;接入灵活,系统软容量;保密性好等优点.通过对光码分多址技术应用的研究,得出光码分多址技术在多媒体通信中可以真正作到实时和随机接入;在高速计算机局域网中,可以使介质访问协议简单,克服电子的瓶颈效应,数据传输速率可达Tb/s数量级;在电信网中,可以扩大通信容量;在光纤接入网中,可以克服传统光接入网需要同步的问题;在HFC网中可以解决上行信道带宽窄的问题,实现双向通信;在CATV记费及VOD业务中可以实现记费和双向业务.因此,具有广阔的应用前景.     

基于桥梁结构的FBG传感器温度与应变交叉敏感问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)传感器在桥梁结构健康监测中产生的温度与应变交叉敏感问题进行了研究。采用参考光纤光栅法在应变传感光纤光栅附近额外加入一个温度测量光纤光栅,对应变光栅实现温度补偿功能。设计了基于参考光纤光栅法的FBG传感器及FBG传感器封装的机械结构,并通过实验来验证FBG传感器的性能。实验数据表明,温度传感光纤光栅几乎不受应变的影响,应变传感光栅的中心波长变化与温度变化呈一阶线性关系,修正后的测量结果更加精确,达到了双参数同时测量的目的,应变与布拉格波长的线性关系非常好,相关系数达到0.99以上。参考光纤光栅法能够很好地解决FBG传感器温度与应变交叉敏感的问题。     

一种基于光纤光栅新型位移传感器的研究

介绍了一种应用光纤光栅传感器测量狭窄曲面空间位移的方法.随着外界应力的变化,光纤光栅传感器的中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种用光纤光栅作为敏感元件测量狭窄曲面空间位移的方法,解决了特殊场合狭窄曲面空间位移的测量存在许多难以解决的问题,并对实验结果进行数据分析.     

桥式起重机模型挠度的光纤Bragg光栅试验研究

研制了1种利用光纤Bragg光栅对桥式起重机主梁挠度的实时在线监测模型。光纤Bragg光栅均匀粘贴于桥式起重机主梁,通过输入输出光纤与信号处理装置光连接。小车在主梁上吊挂后使主梁产生挠度,主梁作用粘贴其下表面的光纤Bragg光栅产生应变,即传感光栅的Bragg波长产生移位。利用解调仪得到的光纤Bragg光栅中心波长的移位值,反复计算挠度值,实现波长与挠度的对应关系。     

便携式光纤Bragg光栅波长解调仪的研制

近年来光纤光栅在传感领域中的应用研究日益得到关注，其中光纤光栅波长解调是光纤光栅传感器得到应用推广的关键之一。针对大型建筑结构监测应用领域，研制了一种便携式光纤Bragg光栅波长解调仪。解调仪基于无源比例解调原理，以熔融拉锥器件作为线性滤波器，采用锁相放大技术提取微弱信号，并利用单片机控制光纤Bragg光栅波长信息的采集、显示以及存储。解调仪结构简单、成本低，可实现大量程波长测量。实验表明，该光纤光栅解调仪解调范围达15nm，波长测量精度为12．4pm。     

An evaluation of a modulated laser encoder

This paper introduces a new method of interpolation for sub-nanometer-resolution linear encoders. This method, called SPPE (scanning position probe encoder), uses high-order harmonics information obtained by a sinusoidal scanning pickup located on a periodic grating surface. The proposed encoder uses a current-modulated laser diode with diffractive grating optics. Since the electrical current changes the laser-diode wavelength, the interference light intensity is modulated as a sinusoidal scanning pickup on the scale grating. Phase-detection circuits can decode the position information in the pickup signal by using phase-locked loop techniques. The decoder achieves an interpolation rate of over 1/40,000 with interpolation errors of less than ±1 nm. A new interpolation-error measuring system was developed for the encoder. Finally, the evaluation results reveal that the presented encoder shows both high resolution and strong robustness.