少模光子晶体光纤的模间干涉及传感研究

以折射率引导的光子晶体光纤模间干涉效应为基础,针对光子晶体光纤中多模干涉效应进行了实验研究,完成了不填充与完全填充时的仿真分析与测试,实验得到了模间干涉图样的漂移情况对比。以完全填充及选择性填充匹配液为研究方式,探讨了其在温度传感领域的应用。     

熊猫型保偏光纤模间干涉的传感特性研究

分析了熊猫型保偏光纤模间干涉输出光强分布同模间干涉相位差之间的关系,并给出了其分布图;采用有限元法对熊猫型保偏光纤的模传输特性进行了计算,得到了几个低阶模式的传输特性曲线;理论计算了LP01模和LP11模间的干涉拍长。通过实验,验证了熊猫光纤模间干涉输出两个干涉边瓣光强随光纤应力变化呈交替分布的特点以及模间干涉拍长的计算结果。本文的研究为将熊猫型保偏光纤应用到光纤传感器的设计中提供了理论和实验参考。     

基于逆压电效应的In-line Sagnac反射式光纤电压互感器

介绍了一种基于石英晶体逆压电效应的光纤电压互感器(FOVT)。传感头由两段分别缠绕在石英晶体上的等长保偏光纤构成,两段光纤之间90熔接实现两正交偏振模式互补,采用非互易的法拉第旋光器实现In-line Sagnac 反射式干涉仪结构。阐述了其工作原理,借助琼斯矩阵得到其干涉表达式,并推导出检测相位与待测电压成线性关系,结合数字闭环模型计算出互感器变比,并以此为标准衡量互感器测量精度及稳定性。实验结果表明:待测电压大于3000V时,变比的非线性误差小于0.2%。     

基于光纤光栅的模间干涉仪传感特性研究

研究了基于光纤光栅的光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)模间干涉仪的传感特性,阐述了模间干涉的基本原理,通过在PCF中填充水来改善其传感特性,得到了一种基于光纤光栅的传感灵敏度较高的模间干涉仪。仿真实验表明,基于长周期光栅的温度传感器,获得的条纹清晰对温度敏感度高,且损耗足够小,具有一定的应用价值。     

椭圆芯保偏光纤模间干涉的研究

对椭圆芯保偏光纤的模间干涉现象进行了仿真研究,得到了其干涉输出光强分布同模间相位差之间的关系.将一种椭圆芯保偏光纤进行等面积矩形变换后,通过马卡梯里近似方法对两个低阶模式LP01模和LPeven11模的传输特性及传播常数进行了数值计算,得到了归一化传播常数和归一化截止频率之间的关系.通过实验得到了两个模式之间干涉模斑远场图样,表明椭圆芯保偏光纤的模间干涉特性可以应用于应力、电压等的测量.模间干涉将传感臂和参考臂集于一根光纤中,具有很好的抗环境干扰能力.     

基于模间干涉的保偏光子晶体光纤弯曲传感特性研究

提出了一种基于模间干涉原理的双空气孔保偏光子晶体光纤弯曲传感方法。采用有限差分光束传播法对保偏光子晶体光纤弯曲传输特性进行了仿真研究,给出了在弯曲调制时两个低阶偏振模干涉产生的双边瓣归一化光强与弯曲半径的关系,讨论了波长变化对弯曲传感灵敏度的影响,并对所设计的弯曲传感器进行了实验研究。研究结果表明:基于模间干涉技术的双空气孔光子晶体保偏光纤弯曲传感器在10~30 mm的弯曲半径范围内具有良好的线性度和检测精度。     

双模光子晶体光纤的模间干涉效应

本文用有效折射率模型,分析了双模光子晶体光纤的模间干涉特性,理论结果与实验测量符合得相当好,并且预言了模间于涉精细结构的存在,对相关的高精度测量具有重要的应用价值。     

液晶光子晶体光纤电场传感的模式特性

光子晶体光纤(PCF)的导光特性可通过改变空气孔的结构参数(孔径、间距和排列方式)、材料填充等方法进行调节。由于自身具有电可调性,液晶作为PCF的填充材料具有很大的研究价值,可以用于制作电可调PCF。利用有限元法分析了液晶(E7)填充的光子晶体光纤的基模有效折射率、有效模场面积等参量随占空比、外电场的变化关系,得到了不同占空比下基模的截止电压和一定电压下基模的截止波长。结果表明光子晶体光纤的电压可调范围随占空比增大而增大;占空比一定时,电压越大,波长可调范围越小。这种液晶填充的光子晶体光纤可以应用于电场传感等领域。     

全光纤电压传感器相位检测的设计方案

介绍了基于模间干涉的全光纤电压传感器结构及原理,利用两个光电二极管探测双模光纤输出的相干模斑光强,通过模斑光强的变化测量待测电压引起的模间相位差变化,讨论了含源零差检测法的相位跟踪原理,给出了相位检测系统及电路,仿真和实验结果表明此设计方案能达到相位跟踪的目的.     

基于空芯光子晶体光纤气体参考腔的高灵敏度氨气检测

采用石英增强光声光谱检测系统,并引入空芯光子晶体光纤作为气体参考气室,实现对痕量氨气的高灵敏度检测。参考气室采用长5 m的空芯光子晶体光纤,两端熔接单模光纤,内部填充标准氨气。通过分析空芯光子晶体光纤的模态干涉,获得低干涉噪声的透射谱。气体填充过程中,控制填充压强与时间,提高谱线分辨率,完成分布反馈式(DFB)激光器波长的精确锁定,提高检测精度。测量参考气体腔内氨气吸收谱线线宽,并与高分辨率光谱谱线(HITRAN)数据库数据对比验证实验结果。采用光声光谱检测系统,优化调制参数,获得氨气噪声等效浓度(即指体积分数)为6.74×10~(-6)(3σ)。     

Development of Optical Voltage Transducer Based on Dual-Mode Highly Elliptical-Core Polarization Maintenance Fiber

This paper describes an optical voltage transducer （OVT） for the 35 kV electric power system based on modular interference in dual-mode highly elliptical-core polarization maintenance fiber （E-Core PMF）. The temperature and environmental perturb- bation can be compensated automatically. In the scheme, a quartz crystal cylinder wrapped with highly elliptical-core fiber plays the role of voltage sensor head. The two interference output lobes＇ intensity from the E-core PMF is modulated with the converse piezoelectric effect of quartz crystal. A PZT wrapped with E-core PMF at ground potential serves as the static modular phase difference control and temperature compensation unit. The experiment results indicate that the OVT designed in this paper has satisfying performance and could successfully rejects the temperature perturbation.     

利用非化学汽相沉积法制备掺Yb^3＋光子晶体光纤的研究

提出了一种制备掺Yb^3＋光子晶体光纤（PCF）的新方法,即：非化学气相沉积法。利用溶液掺杂法,将SiO2、YiCl3、AlCl3、K2CO3材料在水溶液中混合,再蒸发、烘干得到均匀的混合材料,经2 000℃以上高温熔炼制备出高掺Yb^3＋浓度石英玻璃。用掺Yb^3＋石英玻璃作为纤芯,通过堆积法制备光纤预制棒,再经拉丝...     

Inherent temperature compensation of a dual-mode fiber voltagesensor with coherence-tuned interrogation

We investigate the effects of temperature on a optical fiber voltage sensor. The sensor is based on the converse piezoelectric effect of quartz. The piezoelectric deformation of the cylinder-shaped transducer crystal induced by an applied at voltage is sensed by an elliptical-core dual-mode fiber. The resulting modulation of the differential phase of the LP₀₁ and even LP₁₁ modes of the fiber is remotely detected by coherence-tuned interrogation using a 780-nm multimode laser diode source. A second dual-mode fiber acts as a receiver interferometer. We determine the influence of temperature on the scale factor of the transducer and on the accuracy of the interferometric interrogation. We further show that the sensitivity to temperature of the group index difference of the sensor fiber modes can be exploited to temperature-correct the scale factor of the transducer     

多通道石英微天平振动耦合分析

应用明德林的二维压电板理论，用有限元方法求解并分析了两圆形石英晶体微天平(MQCM)的设计参数对频率耦合的影响。通过选取合适的尺寸设计参数，可有效地使两圆形石英晶体微天平(QCM)的耦合减少到最小，指出振动耦合现象的产生是由一谐振元的基模能与另一谐振元的泛音模发生强烈耦合引起的；提出了优化设计MQCM的建议。     

温度场对实芯光子晶体光纤的影响分析

光子晶体光纤可广泛用于光纤通信系统、光电信号检测等有源和无源光器件中.利用Edlen公式分析了温度场对实芯光子晶体光纤的空气孔折射率的影响并应用热传导模型对光子晶体光纤石英介质在温度场作用下产生的热应力及折射率分布变化进行了分析,讨论了温度场变化导致光子晶体光纤中光脉冲相位和模式双折射的波动影响.与传统单模光纤相比光子晶体光纤中传播的光脉冲对温度具有较弱的敏感特性,在光电信号检测等无源器件中更具优越性.     

八角格子光子晶体光纤的传输特性

基于带有各向异性完全匹配层吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法(2D-FDFD)对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式分布、模式截止特性以及色散特性进行了数值模拟。通过计算八角格子光子晶体光纤前20个模式分布发现,其模场形状比六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的好,更接近于圆形;利用有效面积方法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤基模和二阶模的截止特性,得到了非限制模、基模和多模的相图。比较发现相同填充率和空气孔间距时,八角格子光子晶体光纤的单模运转区域要比六角格子光子晶体光纤的宽,且更易用于色散补偿。     

Optimizing PCFs for two-mode interference

Three criterions are presented for optical fibers to construct two-mode fiber interferometers. Polarization maintaining two-mode photonic crystal fiber (PMTMPCF) is preferred because it can be designed and fabricated to satisfy the criterions. A 3-step process is proposed for designing a PMTMPCF. An optimized PCF and its two-mode interference properties are reported.     

空芯光子晶体光纤磁敏感性研究

空芯光子晶体光纤是一种新型的陀螺用光纤,较传统光纤具有良好的抗磁性,光纤的磁敏感性是由光纤的Verdet 常数来表征的。为研究空芯光子晶体光纤的磁敏感性,利用Comsol 软件对HC-1550-2 空芯光子晶体光纤的Verdet 常数进行仿真计算,选用含有法拉第旋转反射镜(FRM)的反射式双光路测量方案对空芯光子晶体光纤的Verdet 常数进行实验测量。双光路测量系统中的FRM 可以消除被测光纤中线性双折射对测量的影响。仿真与测量结果相吻合,且由结果可知空芯光子晶体光纤的Verdet 常数约为传统光纤的1/100 倍,验证了空芯光子晶体光纤在陀螺降低磁敏感性方面的优势。     

一种双模光子晶体光纤模间干涉拍长的研究

保偏光纤的模间干涉拍长是模间干涉式光纤传感器设计中的关键参数,对于决定光纤的调制长度、传感系统的线性度和动态范围以及模间干涉灵敏度都具有重要作用。本文从理论上对保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的模传输特性和模间干涉拍长进行了分析,得到PM-PCF中几个线性偏振模的传输特性和LP11偶模的两个正交偏振模截止波长,并得到了...