集成光波导传感器的研究进展

集成光波导传感器是光纤传感器的有利补允,以其灵敏度高、不受外部电磁场干扰等优点吸引了科研工作者的注意。阐述了集成光波导传感器的原理、种类、应用及研究进展。     

铌酸锂掺杂石英光纤拉曼增强特性研究

为了获得高拉曼增益特种石英光纤,提高拉曼光纤 放大器增益,本文研究了铌酸锂掺杂石英光纤的拉曼散射增强特性,采用改进化学气相沉积(MCVD)法制备出了铌酸锂掺杂石英光纤样品,其在1550nm 波长处的传输损耗为5dB/km。测得了铌酸锂掺杂石英光纤的拉曼光谱,并与相同长度的常 规单模光纤拉曼 光谱进行了对比,发现铌酸锂掺杂石英光纤具有更高的拉曼散射强度,在几个主要峰位处, 铌酸锂掺杂石 英光纤的拉曼散射强度为常规单模光纤的3.8～4.8倍。同时,搭建了 拉曼光纤放大器系统,分别测得铌酸 锂掺杂石英光纤和常规单模光纤的拉曼散射放大增益。实验结果表明,铌酸锂掺杂石英光纤 拉曼放大增益 约是常规单模光纤的2倍。因此,铌酸锂掺杂石英光纤作为拉曼光纤放大器的增益介质将可 取代常规单模 光纤,并能有效地提高拉曼光纤放大器的放大效果。     

光波导端面的准分子激光刻蚀技术研究

面向光印刷互连背板的应用需求,提出基于准分子激光消融原理对光波导的刻蚀技术进行研究,在背板上任意位置获得光波导端面实现光耦合。采用193 nm波长的准分子激光作为光源,通过方形掩模孔径投影在互连背板光波导上,研究了激光能量、激光脉冲次数与刻蚀深度、端面粗糙度等参量之间关系,通过刻蚀参数的优化,刻蚀后端面光耦合损耗增加量约1.3 d B。     

基于内调制啁啾脉冲的高信噪比低成本直接探测型φ-OTDR系统

提出一种新型的基于内调制啁啾脉冲的高信噪比(SNR)直接探测型相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)。通过理论分析可得,利用啁啾脉冲的方法并通过提高受激布里渊阈值可提高注入光能量,提高探测信号中的直流分量可使信号与噪声分离,进而提升SNR。提出一种φ-OTDR系统信噪比的综合评判方法,对SNR的统计特性进行分析。同时,开展了基于分布式反馈激光器的内调制直接探测型φ-OTDR系统实验研究,利用可调谐滤波器对内调制产生的频率啁啾范围进行控制,经对比实验验证,可得所提系统与传统φ-OTDR系统的信噪比期望相当,分布方差更小,测量可靠度更高的结论。此外,该系统还具有成本低、结构简单等优点,实际应用时可以利用光纤布拉格光栅代替可调谐滤波器,提升其应用的灵活性,为工程应用提供新的解决方案。     

光纤渐逝波耦合湿度传感器研究

提出了一种新颖的光纤渐逝波耦合湿度传感器,它是将光纤通信中常规的光纤熔融拉锥渐逝波耦合器与溶胶-凝胶材料相结合,利用溶胶凝胶材料的多孔结构,实现对水分子的吸附,这将改变溶胶-凝胶材料的折射率,从而改变光纤耦合器的分光比,达到湿度传感的目的.     

光纤法布里珀罗声发射传感系统

实现了一种由多个光纤法布里珀罗传感器构成的声发射传感系统,可用于变压器局部放电的检测与定位.该系统利用光纤法布里珀罗声发射传感器实现信号采集,利用门限检测的方法实现信号检测,并通过计算信号达到不同传感头的时延差实现放电源的空间定位,具有传感头尺寸小、系统结构简单、抗电磁干扰性能强等优势.     

基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器设计

文章提出一种基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器,该滤波器是在常规Sagnac环的腔内耦合一个具有单偏振特性的环形谐振腔而构成的.利用环形谐振腔的非线性相位特性来改变偏振光的相位延迟特性,从而实现了具有近似矩形结构的偏振无关的光学交错滤波光谱.     

低损耗聚合物互连光波导的制备及性能测试

对应用于宽带光互连的光印刷电路板(OPCB)制备技术进行了研究。作为光互连系统的传输介质,我们研究了互连光波导的性能。基于紫外光刻技术,在常规PCB基底上制备了聚合物光波导,研究了光波导的制备流程以及工艺参数;并且通过不断优化工艺参数,制备得到了低损耗的光波导;通过测试光波导的传输损耗以及眼图,分析了光波导的性能。光波导在850nm波长条件下的传输损耗可以达到0.13dB/cm,实现了10Gbit/s光通信信号的传输。     

利用有机-无机溶胶-凝胶方法制备平面波导环形谐振腔

采用简单的有机-无机混合的溶胶-凝胶方法制备了折射率在一定范围内可调的波导材料,并利用其制备了平面波导环形谐振腔器件。波导结构呈现倒脊形,其制备工艺首先是利用感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)在二氧化硅衬底上刻蚀波导结构的凹槽,然后再沉积波导薄膜。利用光谱仪对器件的传输特性进行了测量,观测到具有10 dB对比度,自由光谱范围0.182 nm周期性谐振现象,结合环形谐振腔的传输特性,得到环形腔具有较低的传输损耗1.7 dB/cm。同时对环形谐振腔的温度特性进行了测量,得出波导材料的热光系数为-1.54×10-4/℃。     

溶胶-凝胶条波导Sagnac环的乙醇蒸气传感特性

采用有机/无机混合溶胶-凝胶法制作条形光波导,并将条波导接入光纤Sagnac环中,测量了输出光功率随环境气氛中乙醇蒸气体积分数变化的特性,表明在实验研究的范围内,输出信号与乙醇蒸气体积分数呈正弦变化.根据Sagnac环结构输出特性的基本关系,反映了溶胶-凝胶条波导在乙醇蒸气气氛下产生了双折射效应.观察到双折射相移与乙醇体积分数的亚线性关系.对实验数据拟合,计算了偏振相移的线性项和二次项系数,得到所制备的条波导的双折射对乙醇体积分数的响应为Δn≈4.4×10-2.测量了信号变化的时间演变特性,典型的上升和下降时间常数分别为3 min和12 min.