掺铒光纤宽带光源的优化及光谱分割实验研究

实验研究了不同光纤反射镜和不同光纤长度下双程后向结构掺铒超荧光光纤光源的输出特性，提出了双程后向结构掺铒超荧光光纤光源的优化设计原则。利用光纤Michelson干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪，对其进行光谱分割，得到了1550nm附近(1542～1559nm)约20个波长的输出，波长间隔～0．8nm，不平坦度小于0．5dB，消光比大于14dB。     

用于高精度光纤陀螺的宽带掺铒光纤光源

综述了掺饵超荧光光纤光源的国内外研究发展现状，详细探讨了单程前向、单程后向、双程前向、双程后向等几种典型的光源结构；分析了掺饵超辐射型光纤光湖源的输出特性与泵浦光波长、泵浦功率、光纤长度以及光学反馈的关系；并介绍了当前为改善光源带宽、平均波长稳定性以及输出功率这三个主要参数以满足高精度光纤陀螺的需求所做的一系列探索及研究现状，指出了其技术难点，对掺饵超荧光光纤光源的研究具有一定的参考价值。     

掺铒光纤超荧光宽带光源的实验研究

全部采用国产元器件成功地研制出了掺Ｅｒ３＋光纤超荧光宽带光源，并对其功率特性、谱宽特性及其随温度的变化特性等作了初步实验分析，并取得了较为理想的实验结果。针对宽带光源自然荧光谱有尖峰结构造成频谱过窄的问题，提出了一种简单有效的改进方案，从而颇有成效地抑制了尖峰，扩展了频谱，得到了较为满意的频谱宽度。     

基于Matlab的SPR等离子体显示器仿真的研究

研究了基于表面等离子体波共振效应的一种新型显示器——SPR显示器。表面等离子体波共振效应是指入射光的水平波矢与金属一电介质界面处表面等离子体波波矢相同时产生共振的现象，如果电介质的折射率是一个复数，改变折射率的实部会导致表面等离子体共振波长发生改变（可实现颜色的改变），共振强度不变，折射率越大，共振波长越长；改变折射率的虚部则会导致表面等离子体共振强度发生改变（可实现亮度的改变），共振波长不变，虚部越大衰减越严重。表面等离子体波显示器正是基于这一原理而实现了SPR显示。文章对此显示器的设计做了一定的构想，并采用了Matlab软件对SPR等离子体显示器的显示原理、颜色、亮度及多像素进行了仿真。     

合成式宽带光源光谱平坦度仿真分析

依据开发低成本光纤压力、流量等仪表的市场需求,提出一种利用有限个普通窄带光源集成为一小型宽带光源的有效方法。研究表明,采用多个满足一定条件的不同波长的普通窄带光源通过光纤耦合器的耦合,将多束光变为一束,可以使其变成一个小型宽带光源;通过调整窄带光源的内部的电流,改变输出光强,可以有效提升小型带宽光源光谱平坦度,且借助数学算法从理论上提出了小型宽带光源的光谱质量最优的判定依据;利用所获得样条拟合函数,编写程序,通过有效控制电流,能够实现自动调整单个光源输出光强;研究结果表明,应用这种新技术所开发的小型宽带光源具有制造成本低、体积小、光谱平坦度高、强度可调等特点,光谱宽度可以达到2~3nm;通过开展模拟测试证明所提出的方法是有效的。     

光纤SPR传感器测量液体折射率的研究

通过一套基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤传感系统，对三种具有相同折射率而类型不同的液体介质进行测试。通过研究SPR传感探头在四种不同液体介质中的光谱输出特性，获得SPR光谱共振波长、最小光强反射率随液体折射率、类型不同而改变的特性。这些工作为下一步使用光纤SPR传感探头进行复合材料的固化监测以及加工成型后的应变检测提供了依据。     

掺铒光纤ASE宽带光源的实验研究

掺铒光纤ASE源是一种优良的宽带光源,受到人们广泛关注.实验研究了掺铒光纤ASE宽带光源单、双程结构后向ASE输出光谱特性,当泵浦光中心波长为1480 nm时,分别考察了掺铒光纤长度、泵浦光功率对后向ASE输出平坦区间宽度和平坦度的影响.通过对两种结构下后向ASE输出光谱的分析比较发现,双程结构在L波段长波长处,尤其是1570～1620 nm波长范围,功率显著提升,从而使得ASE光谱的平坦区间宽度增大,平坦度提高.所得实验结果将为掺铒光纤ASE宽带光源的研制提供依据.     

基于光纤SPR传感器水中盐度的测定

论述了检测系统和基于拉锥技术的光纤表面等离子共振(SPR)传感器的详细设计.制定了基于SPR的光纤传感器检测水样品的盐度的比较方案,以满足一些实践需求,诸如精度,速度快,小尺寸和高灵敏度折射率单位(RIU).利用Matlab和C++仿真得到了每个参数对光纤拉锥SPR传感器系统设计性能的影响,这为设备参数的合理选择提供了理论依据.设计了一种新的检测系统,将光学、机械和电子技术相结合.根据拉锥技术、模场分析理论及初步实验结果表明,该装置基本上达到了设计要求,如小巧、便携、良好的线性度和高度单位折射率.基于这个新设备对具有不同的盐度的NACL-水混合物进行了SPR实验,实验结果表明,可以实现对单个样品的精确检测.其谐振波长分辨率可以达到0.15 nm,同时,该检测结果具有较高的线性度和良好的稳定性,折射率(RI)检测偏差小于0.002.     

基于掺铒光纤放大自发辐射的宽带光源优化研究

提出并设计了一种双向泵浦、双程结构的掺铒光纤放大自发辐射宽带光源。对该光源的实现方案和优化效果进行了实验研究,并分析了该光源的输出功率转化效率、光谱平坦度以及工作稳定性。结果表明,和前向泵浦ASE输出相比,该结构所产生的宽带光源泵浦转化效率提高8.24%,在不加任何滤波器条件下1 525～1 557 nm之间光谱平坦度提升1 dB,3 dB线宽增加24.56 nm。实现了1 h内光功率和光谱的稳定输出,可为光纤传感、光谱分析等领域提供光源。     

基于SPR光谱分析的液体折射率计

为了更好地测量液体折射率,提出了一种基于表面等离子共振波长测量液体折射率的方法,采用Kretschman结构建立了模型,进行了软件仿真,并搭建实验平台进行了实验研究,分析了实验和理论之间的误差来源。结果表明,当折射率在1.33RIU~1.36RIU的范围内变化时,表面等离子共振吸收峰随液体样品折射率的变化产生了频移,其灵敏度可达4808.94nm/RIU。该方法可以准确测量液体的折射率,且系统结构简单,具有较高的灵敏度。     

波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算

介绍了集成波导型表面等离子体共振传感器工作原理和基本结构,用传统波导模式的分析法结合表面等离子体波的色散方程,计算集成波导型表面等离子体共振传感器理论模型的共振波长。通过基于菲涅耳方程的解析分析,得到了含有表面等离子体共振吸收峰的透射谱。通过比较不同折射率被测物的透射谱,粗略确定了集成波导型表面等离子体传感器的检测范围。     

宽带非相干光频谱编码的光码分多址技术

介绍了对宽带光频谱进行编码的非相干光码分多址技术。对几种系统方案进行了讨论，并结合其他种类的系统方案，对该类系统性能进行了评价。     

基于元素灯的多通道光谱仪定标研究

多通道光谱仪光谱范围为190～603 nm,由于常规的汞灯定标方式在部分波段谱线较少,不满足定标后谱线准确度要求。为了使定标精度更高,本文研究了利用元素灯对多通道光谱仪进行光谱定标。通过分析190～603 nm波段内Ag、Zn、Mg、Hg、Bi、Mn、Cu、Na、Si、Ca、Cr、Se、As等13组空心阴极元素灯的光谱,选取可利用谱线,将该谱线与实际的数据库进行对比,得到可利用谱线的实际波长;然后利用待定标多通道光谱仪分析13组空心阴极元素灯的光谱,得到可利用谱线的像素点;最后通过最小二乘多项式算法实现各通道的光谱定标。定标后,分析设备的波长准确度,验证经元素灯定标后的设备满足波长准确度要求。     

用Matlab软件拼合超辐射发光二极管宽带光源

针对目前超宽带光源高输出功率光源光谱拼合设计上的难点,创造性地提出了一种利用Matlab计算机编程的高效设计方法,并结合测试得出了与实际非常一致的结果,模拟值与实测值在近500hm的带宽内误差小于±1 dB.     

利用宽谱光源及偏光干涉测量保偏光纤拍长

提出了一种用宽谱光源及偏光干涉效应测量保偏光纤拍长的新方法。利用光纤陀螺等光纤传感器常用的宽谱光源,以及2个性能一般的线偏振器件,与被测保偏光纤组成测试系统。宽谱光通过测试系统后,由于偏光干涉效应出现光谱形状的波动,波动周期受保偏光纤拍长的调制,通过调制周期可计算获得被测保偏光纤的拍长。该方法实验装置容易搭建,对偏振器件及操作精度的要求很低,对被测光纤的具体结构没有要求,任何保偏光纤的拍长都能测量,适用范围广,拍长测量精度可达0．1mm。     

基于全光纤M-Z干涉仪的ASE光源增益谱平坦滤波器研究

基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,在Matlab软件中,利用优化的迭代算法、Least Pth-norm算法和AMPSO算法,提出一种用于平坦掺Er光纤(EDF)放大自发辐射(ASE)光源增益谱的级联MZI型全光纤滤波器的优化设计方法,并进行了实验研究。结果表明:采用该方法设计的级联MZI型全光纤滤波器可以有效改善ASE宽带光源输出光谱的平坦度,被平坦波段(1525～1540nm)范围内输出光谱的不平坦度小于±0.73dB,整个C波段光谱3dB带宽为36.344nm。     

基于LiNbO3调制器的40GHz宽带调制光源的设计

介绍了基于LiNbO3电光强度调制器的40GHz宽带调制光源的设计.对其中的关键技术,如直流激光器稳态工作、调制器输出功率稳定性、频率响应预失真补偿以及整体设计等逐一加以分析,并提出解决方案.成功实现了基于LiNbO3电光强度调制器的宽带调制光源,并对该高速光源进行了一系列性能和指标测试.光源的频率响应3dB带宽达到40GHz,可用于40GHz频率范围内光电子器件频率响应特性测试,同时也满足SDH/SONET传输实验要求.