可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统

随着实际应用的发展,核电站、飞行器发动机、气体燃料等领域均提出了进行大数量点数氢气监测的要求,但目前已有的光纤氢气传感系统仅能实现单点测量。为解决上述问题,将波分复用技术和光纤氢气传感技术相结合,设计了一种可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统,阐述了该系统的基本原理、光路结构和技术优势,并从理论上分析了进行多点氢气监测的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了一套4通道的波分复用光纤氢气传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。通过对光纤链路各节点传输光光谱和传感头反射信号光功率的测试,验证了所提出的新型氢气传感系统不仅可以实现多点测量,而且各测点具有较好的独立性和性能,一小时内测量稳定性优于1%,测量范围达到了0～4%,基本误差优于2%。理论分析和实验结果对于研究大数量点数氢气测量技术及系统极具参考意义。     

基于波分复用的光纤多防区周界传感系统

提出了一种新的光纤多防区周界传感系统,采用波分复用技术实现了监控防区和通道的扩展。该系统对传统采用单根传感光纤和反射镜的结构作了改进,并扩展了传感光纤的数量,将多根传感光纤分别置于监控领域内的不同防区,每个防区分别用不同中心波长的光纤布拉格光栅作为反射装置,使每根传感光纤工作在不同的波长。利用波分复用器件与技术,多根传感光纤共用一套干涉系统,实现了多个干涉子系统同时、独立的监测。实验结果表明,该系统可以实现多个分散防区同时、独立的入侵检测和定位,信号响应时间小于1ms,不同防区间信号的串扰小于-20dB。     

基于可调谐激光器的复用传感系统的研究

为了克服复用传感系统中光源带宽及功率的制约,有效地扩大多点检测的范围,采用波分和时分复用传感技术,设计了可调谐光纤激光器作为传感系统的光源.基于耦合模方程的理论,对匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址解调方法进行了理论分析和实验研究.实验中采用可调谐光纤激光器对由4个光栅组成的两个光栅串成功地进行了波分和时分复用传感,实验获得的应变分辨率为2.9με/step.该传感系统具有经济实用性、信噪比高、可复用数目大等特点,对于多点检测的传感网络具有较大的实用价值.     

双绞式受抑全内反射无源光纤液位传感系统设计

为满足某些国家工程的发展需要,比如说航天领域内,液态燃料液位监测作为飞行指标考核的一个关键参数,检测精度直接影响到各类飞行器的指标实现效率。基于塑料光纤弯曲损耗和受抑全内反原理,设计了一种可实现单点离散与多点连续的液位传感系统。理论分析后,使用实际器材验证理论分析,阐述了操作原则、系统结构和技术优势,分析了进行液位测量的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了离散和连续式液位传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。实验结果表明:所提出的新型液位传感系统不仅可以实现液位的测量,而且具有较好的测量一致性和易实现性。其中连续液位测量系统达到了测试量程450 mm,测试灵敏度为0.808 3 W/mm的液位测量。对工程应用领域的具有较好的参考意义。     

基于全同弱反射光栅光纤的分布式传感研究

利用弱反射光栅低反射率的特性,提出了基于全同弱布拉格反射光栅的分布式光纤传感方案。采用光波长时域反射解调技术,进行定位和解调,实现高密集度的准分布式传感。从理论上分析了光纤光栅反射率、光栅单元间隔以及传输损耗等对传感系统复用容量的影响。结果表明,这种方法可以有效提高光栅传感系统的复用容量,并降低信号解调成本。实验验证了该方案的可行性,系统复用了4个反射率为6%的光纤布拉格光栅(FBG),实现了单点、多点测量,温度测量的分辨力达到0.12℃。     

多路复用光子多普勒测速复用方案分析及实验研究

对光子多普勒测速(PDV)的基本原理和光学外差技术进行了阐述,对时分、波分、波分时分联合等三种多路复用光子多普勒测速(MPDV)复用方案进行了深入的分析,并指出了各种方案适宜的多点测速类型。根据理论分析结果,设计并搭建了一套2路波分加2路时分的MPDV,并设计了爆轰实验装置,同时利用该装置进行了爆轰加载铝飞片的验证实验。结果表明,较好地实现了MPDV技术,并从其复用了4个测点速度信息的1路干涉信号中,分别解读出了各个测点的多普勒频移曲线及速度曲线,最高速度达到2.5km/s,飞行时间达到16μs,同时验证了MPDV与常规PDV和外差式PDV在静态干涉信号、多普勒频移曲线、速度曲线等方面的差异性和相同点。研究结果对于研究大数量点数MPDV有重要的参考意义。     

光纤有源内腔激光传感网络技术

提出了一种新的光纤气体传感网络的有源复用系统 ,将锁模激光技术与光纤环形内腔激光气体传感技术相结合 ,提出并实现一套以锁模光纤环形腔激光器为复用基础的光纤内腔激光气体传感网络系统 ,此传感网络系统可同时对多个气体传感单元进行高灵敏度测量     

新型大容量光纤光栅传感解调系统研究

采用自主研发的可调谐窄带光源和光波分复用联合空分复用技术研究并实现了新型大容量光纤光栅传感解调系统。实验结果表明,系统可实现32通道超过600个监测点的实时并行监测,有效提高了传感解调系统的系统容量和信噪比,可满足大型工程对光纤光栅传感系统的应用需求。     

光纤光栅动态称重技术的研究

在实验室内搭建了一套光纤动态称重系统,该系统是基于普通单模光纤光栅传感技术。在实验小车经过支撑称重台面的金属弹性体时,将引起弹性体形变,采用光纤光栅传感器监测这一形变。通过分析光纤光栅解调仪采集到的光纤光栅传感信号,反演出实验小车的质量。实验结果表明系统精度优于±3%。该系统采用实时校准光纤光栅传感器基准传感波长方法,消除了环境温度对测量结果的影响,具有自温度补偿功能。     

基于FBG传感器的分复用技术

光纤布拉格光栅是近几年来光纤传感领域的研究热点,而基于它的分复用技术则是实现多点测量和准分布式传感的关键技术之一。纵观近十年该领域的研究成果,分类讲述了各种复用技术在FBG传感方面的应用,包括波分复用、时分复用、频分复用和其他复用技术的工作原理、特点和性能,最后加以比较和讨论。     

基于相干光正交频分复用的WDM传输系统及其性能分析

相干光正交频分复用由于其良好的传输性能成为近年来光传输领域的研究热点,波分复用技术可以在光纤中通过增加并行波长的数量来提高系统的容量,将CO-OFDM和WDM技术结合,可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络。文章首先对基于CO-OFDM的WDM传输系统的理论模型和基本原理进行了研究,然后对基于CO-OFDM的100Gb/s×32-信道WDM传输系统进行了仿真分析。并研究了该系统的传输性能。结果表明：在没有任何光纤的色散及非线性补偿的情况下,当信号速率为3.2 Tb/s时,系统的Q因子高于16.0 dB,在标准单模光纤中的传输距离可达1500km。     

布里渊光时域分析仪与马赫-曾德尔干涉仪共同检测传感技术

布里渊分布式光纤传感器适用于测量静态的温度/应力,而马赫-曾德尔干涉仪分布式光纤传感器(DOFS)可测量动态的应变变化。许多应用场合需要静态和动态的传感信息,这是单机理分布式光纤传感器难以达到的。由于布里渊光时域分析仪(BOTDA)和马赫-曾德尔干涉传感器都采用双向环路传感光纤结构,通过共用光源和主要光器件,将布里渊光时域分析仪和马赫-曾德尔干涉传感器相结合。利用布里渊传感测温度,马赫-曾德尔传感器测振动,从而可实现多机理多参量传感。搭建了25 km传感实验系统,对于马赫-曾德尔振动传感,定位精度达到60 m,并可计算振动频率;对于布里渊传感,在没有振动时传感光纤的始端和末端都为2 ℃的测量精度,但在振动时得到始端为3 ℃、末端为4 ℃的测量精度。     

A generalized suboptimum unequally spaced channel allocationtechnique. I. In IM/DD WDM systems

Four-wave mixing (FWM) is the most serious fiber nonlinearity associated with low-input optical power levels in long-haul multichannel optical systems employing dispersion-shifted fiber. To reduce the crosstalk due to FWM, a generalized suboptimum unequally spaced channel allocation (S-USCA) technique is proposed and investigated. Even though the developed technique is useful in combating FWM crosstalk in wavelength division multiplexing (WDM) lightwave systems with up to 12 channels, its main virtue is in designing multichannel WDM lightwave systems with more than 12 channels. Comparisons of power penalty due to FWM between equal channel spacing (ECS) systems and the S-USCA systems are presented. It is shown that for an intensity modulation/direct detection (IM/DD) transmission system operating in an optical bandwidth of 16 nm with 0 dBm (1 mW) peak optical input power per channel, while a conventional ECS WDM system with 0.84-nm channel spacing cannot even achieve a bit-error rate (BER)=10^-9, the suboptimum technique developed in this paper, for the same minimum channel spacing, can achieve a BER=10^-9 with an FWM crosstalk power of less than 1 dB at the worst channel in a 20-channel WDM system     

Demonstration of RSOA‐Based 20 Gb/s Linear Bus WDM‐PON with Simple Optical Add‐Drop Node Structure

We demonstrate a linear bus wavelength‐reused gigabit wavelength‐division multiplexing passive optical network (WDM‐PON) with multiple optical add‐drop nodes. A commercially available reflective semiconductor optical amplifier‐based WDM‐PON has a sufficient power budget to provide multiple optical add/drop nodes in 16 WDM channels. Sixteen 1.25 Gb/s WDM channels are successfully transmitted over 20 km of single‐mode fiber with four optical add/drop multiplexers, even with 32 dB reflection and chromatic dispersion in the link.     

波分复用系统中偏振模色散特性的研究

推导了双折射光纤中两个波长的光波所满足的耦合非线性薛定谔方程。建立了研究两信道波分复用(WDM)系统中偏振模色散效应的模型。基于这一模型,在考虑偏振模色散情况下,数值模拟了在两信道WDM系统中光信号的传输变化,并且分析了在此系统中偏振模色散的影响     

基于长周期光纤光栅的光纤液位传感器

为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。     

Optically Powered Pressure Sensor with Optical Fiber Link

An optically powered sensor for measuring pressure which is linked by optical fiber is developed in new scheme.Its pulse positio modulation(PPM)optical signal and op-tical supply power for electronics in probe are transmitted via a single optical fiber.The opti-cal power is carried by a 1300nm laser diode(LD)and the sensing data are carried by a 850nm LED.The remote ptobe uses all CMOS chips and particular modulations(PPM and PWM).Its electrical consumption including signal manipulation and LED driven current from optically converted is less than 100μW.The laser diode supplies 5mW optical power into fhe fiber.A Photodetector converts suffichently this power into electrical power to drive the whole probe operation.The optically powered distance gets up to 500m.The novel sen-sor combines optical fiber and electronies technology into a system.Because of using the prin-ciple of ratio measurement between measured and reference signals.as well as light feedback,the system is available with high reliab,outstanding accuracy and repeatability.     

光缆实时监测系统

提出了一种新型光缆实时监测系统的设计方案，系统通过光耦合器对每根光纤的光信号取样，然后对其光功率进行测试，将测试结果送到中央控制器进行计算，分析和处理，显示出测量数据，并根据处理结果控制光开关进行切换，再通过波分复用器（WDM）使故障光纤接入光时域反射计（OTDR）进行上下测试。