高双折射保偏光纤拍长测试及Mueller矩阵分析

为了测量高双折射保偏光纤的拍长,采用偏光干涉效应的方法,构建由宽谱光源、带保偏尾纤的起偏器和光谱分析仪组成的全光纤光路测试系统。从理论上用Mueller传输矩阵方法推导了到达光谱仪的光强公式,利用该方法构建实验系统对熊猫型保偏光纤的拍长进行了测试,获得了该保偏光纤拍长的测量数据。结果表明,由待测保偏光纤的偏光干涉效应引起的光强波动以一定的周期间隔表现在光谱变化上,波动的相对幅度与待测保偏光纤主轴与起偏器的保偏尾纤主轴夹角有关,当夹角均为±45°时波动的相对幅度最大。只要在实验中测量出光谱波动的周期,就能够根据理论计算出给定波长处的保偏光纤的拍长。     

基于波长调制的低双折射光纤拍长测试

提出了一种基于波长调制的低双折射光纤拍长测试方法。测试方法采用波长调制的方式进行拍长测试,应用相位检测技术提高信号精度,采用相位补偿手段保证较高检测灵敏度。测试光路包括放大自发辐射(ASE)光源、法布里-珀罗可调谐滤波器、两个起偏器、待测光纤及相位补偿片。通过对线保偏光纤和普通单模光纤进行重复实验,对测试装置进行了实验验证。本方法结构简单,对器件性能要求不高;对光纤长度及结构无特殊要求,适用范围广;拍长测量范围达到20 m,测试误差小于1%。     

光源谱宽对保偏光纤串音测试的影响分析

从光源相干性出发,分析了光源谱宽对保偏光纤交叉模式中耦合光波之间干涉的影响,指出了保偏光纤串音测试系统中光源谱宽越宽,串音测试结果的稳定性越好.试验结果表明,当测试系统光源谱宽为5nm时,串音跳动为1dB左右,基本可以满足一般测试要求;采用宽带光源,串音测试结果有更好的稳定性.     

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...     

光纤陀螺仪的光学器件偏振特性测试方法研究

介绍一种能够评价光纤陀螺中各种光学器件（保偏光纤、耦合器、去偏器和集成光学器件）的偏振特性的方法。试验装置用于评价保偏光纤的偏振特性，系统消光比高达55dB。测试3m长熊猫型保偏光纤，测得最大消光比24.6dB。     

数字化扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

首先简要介绍了保偏光纤及其主要参数:模式耦合系数、拍长、偏振消光比和偏振串音等,并给出这些参数的定义和表达式;评价保偏光纤性能的拍长、模式耦合系数、偏振串音等参数也都与偏振耦合相关.讨论了偏振耦合测试技术,对成功应用于保偏光纤测试的波长扫描干涉法等七种方法作了比较.采用"白光"Michelson技术实现了光纤的寄生偏振耦合点空间分布位置测试仪,以该仪器完成了保偏光纤环扫描;偏振无源光器件测试;保偏光纤对轴;保偏光纤拍长测试;分布式(应力、位置、温度)传感;保偏光纤双折射色散测试等.并以保偏光纤环扫描为例给出实验结果,证明了仪器设计理论和实验结果的相符合性.     

基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取.通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5 rad/Hz1/2量级.     

抗恶劣环境的保偏光纤温度传感器

基于应力型保偏光纤传输常数差对温度的敏感性并利用偏光干涉技术，提出了一种反射型保偏光纤温度传感器并推导出传感方程。在传感器中采用宽谱光源抑制了输入/输出光纤中偏振耦合引起的误差，特性分析表明这种传感器实用、精度高并且配置灵活。实验结果与理论完全吻合，其噪声等效可探测温度精度达0.01℃。根据大型电力变压器的绕组温度监测要求，研制出一套远程多路温度传感器系统。采用特殊的涂覆和密封石英毛细管封装技术，保证光纤传感头能在热油及250℃的高温下工作，而且具有很高的绝缘性。检测结果表明传感器在0-200℃内，达到了±0.5℃测量精度。     

基于偏光干涉效应的低双折射光纤拍长测试方法

展示了一种低双折射光纤拍长测试方法。光路由ASE 光源、可调F-P 滤波器、两个线偏振器、待测光纤和相位补偿器组成。应用相位检测方法降低环境因素引入的误差,使用相位补偿器保证测试系统工作点位于光强对相位变化敏感处。搭建测试系统并进行了实际测量,系统检测可重复性良好。该方法对实验设备要求不高,对于待测光纤的长度没有限制,可测拍长范围达到20m,测量精度达1%。     

光源光谱对光纤陀螺偏振误差的影响

以采用Y波导集成光学调制器的保偏型干涉式光纤陀螺(IFOG)为研究对象，根据各光学元器件的参数，建立了各器件的琼斯矩阵以及光路传输模型，通过推导得到了保偏型IFOG的偏振误差表达式。在此基础上，首次借助宽谱光源的光谱，仿真计算了不同形状的光源光谱对偏振模式耦合误差的影响。通过计算得出，当光路中其他参数不变时，对于形状相似的光谱，在光纤陀螺中带来的偏振误差相差约10-5 (°)/h；而形状相差较大的光谱带来的误差值相差较大，约10-2 (°)/h；在谱宽相差不大的情况下，光谱的平均波长在长波长处、近高斯形状的光源在陀螺系统中产生的偏振误差比平坦光谱小。这一结论对IFOG的光源选择有一定的指导意义。     

Distributed beatlength measurement in single-mode fibers with optical frequency-domain reflectometry

The polarization dependence of the coherent detection in optical frequency-domain reflectometry can be exploited to measure the local beatlength along an optical fiber. Reproducibility of the results is given for high and low polarization-mode coupling fibers, and the influence of several effects on beatlength measurement precision, such as spatial reflectometer resolution, fiber twist, and the presence of circular birefringence, is discussed. The experimental results seem to indicate that the typical assumption that the fiber birefringence can be treated as purely linear might not be fully justified. Beatlength overestimates of 10% and more can result.     

影响谐振式光纤陀螺精细度的因素分析

分析了偏振波动噪声和背散噪声对谐振式光纤陀螺精细度的影响。搭建了光纤环形谐振环测试系统,实验结果表明:通过使用偏振控制器和保偏光源抑制偏振波动噪声,能使光纤谐振环的特性参数精细度由64.67提高到101,谐振深度由0.503 3提高到0.712。并且测得光纤谐振腔中背向散射光与主信号强度之比为0.026 7%。研究结果可为谐振式光纤陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。     

Interferometric polarization mode dispersion measurements withfemtosecond sensitivity

The standard interferometric measurement technique for polarization mode dispersion (PMD) measures the cross correlation of the electromagnetic field at the output of the fiber or optical device under test when a broadband light source is used. The sensitivity (smallest measurable PMD delay) of this technique is limited by the coherence time of the light source. In this contribution, we critically analyze extensions of the interferometric technique to lower values and present a new extension which provides a sensitivity of a few femtoseconds     

Performance limitation of fiber optic methane sensors due tointerference effects

We model interference effects in fiber optic methane sensors and predict the influence on the sensitivity. System sensitivity in terms of minimum detectable methane concentration is expressed as a function of birefringence, spectral transmission characteristics and polarization dependent loss of the fiber system, and the polarization and coherence characteristics of the light source. The sensitivity is calculated for various system arrangements and compared with existing experimental data. The model predicts that the interference effects may be minimized by using a depolarized broadband source (say, 30-50 nm) with a Gaussian spectral lineshape, together with a birefringence balanced sensor configuration     

基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

基于偏光干涉的激光波长测量方法设计与实验

提出了一种基于双偏光干涉滤波器的激光波长测量方法,该方法克服了传统偏光干涉装置测量波长时分辨率存在盲区的缺点,通过把粗测和精测两个子系统结合可解决测量的周期性问题。实验结果表明,采用长度为1cm的YVO4晶体作为滤波器,可实现误差小于0.01nm的测量。与基于迈克尔逊干涉仪的波长测量方法相比,所提出的方法无需机械运动部件和参考光源,测量精度满足DWDM光纤通信系统测试的要求。     

用于BOTDR的双通道可调M-Z干涉仪研究

针对BOTDR分布式光纤传感技术中背向散射光中布里渊散射信号光的分离提取问题,设计了一种高消光比双通道可调M-Z干涉仪,该干涉仪由两个3 dB耦合器、电动光纤延迟线、偏振控制器及光隔离器构成。使用C波段宽带光源(ASE)对M-Z干涉仪性能进行了检测。并将脉宽为100 ns,重复频率为20 kHz的脉冲光入射到长度为5 km的普通单模光纤中,将其产生的背向散射光经过M-Z干涉仪滤波后,通过光谱仪检测其输出的光谱信号。实验结果表明该干涉仪能够实现大范围高精度可调节滤波功能,对瑞利散射光的抑制超过20 dB,可以有效地将背向散射光中的布里渊散射光信号分离提取出来。     

Bragg光纤光栅构成的合成光源进行位移测量的研究

给出了一种基于布喇格光纤光栅技术进行位移测量的方法.合成光源由宽带光源经不同的布喇格光栅而得到,波长稳定性由温度稳定器进行控制.合成光源的波长要比常规光源的波长长,所以允许的光程差测量范围提高了几百倍.布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪的测量准确性.此外,本文还利用了光外差法马赫-曾德干涉仪精密测量位移变化.     

白光扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

采用白光扫描干涉法，利用Michelson干涉仪中移动臂的移动补偿保偏光纤中产生的光程差，从而实现对保偏光纤绕组中偏振耦合点的耦合强度及空间位置分布的有效检测。分析了白光干涉仪的原理、结构以及干涉条纹特点，进行了保偏光纤环的扫描测量。结果表明，第一个保偏光纤环的质量优于其他各环，证明了仪器设计理论和实验结果相符。     

一种基于光纤AOTF的扫频光源

扫频光源是扫频光学相干层析（SSOCT）的关键器件。高质量的扫频光源可以提高系统的成像速度、分辨率和信噪比。该文采用光纤声光可调滤光器（FAOTF）、保偏半导体光放大器（PMBOA）、光纤隔离器和光纤耦合器搭建了环形腔结构的扫频光源,实验得到一种全光纤扫频光源,其扫频速率为100 kHz,扫频范围为119 nm(1 550.146 2~1 619.470 0 nm),单光谱3 dB带宽可达0.096 6 nm,平均输出功率12 mW。该扫频光源具有扫频范围广、速度快、相干性好等优点,在SSOCT系统中具有一定的实用价值。