基于全保偏光纤的反射式双折射干涉温度传感器

为了解决透射式光纤温度传感结构不利于测试、灵敏度不高的问题,提出并设计了反射式熊猫型保偏光纤双折射干涉温度传感器。首先通过理论分析并数值仿真研究了熊猫型保偏光纤传感臂长度、转轴角度与温度传感灵敏度之间的关系,并通过在传感臂端面镀金的方式提高反射率。在此基础上,搭建了光纤温度传感测试系统,测试结果表明,在转轴熔接45°、保偏光纤传感臂长度L=80 cm的条件下,50℃～56℃范围内传感器灵敏度可以达到2.741 nm/℃;在保偏光纤传感臂长度为L=7 cm、转轴熔接30°的条件下,65℃～76℃范围内传感器灵敏度为1.400 nm/℃。最后,把设计的温度传感器用于卫星模型温度的测量实验,验证了传感器应用的可行性及有效性。不同波长波谷的漂移量与温度变化呈现良好的线性关系。     

保偏光纤传感器

本文是对保偏光纤传感器的设计原理及应用结果的概述。保偏光纤中传输的两基模,其位相差随外界物理量的变化而变化,根据这一原理设计了一个测量多种物理量的传感器。借助于该装置,用两种保偏光纤分别对压力、温度、应变等进行了测量,证明该装置的可行性,最后对装置作了进一步改进,提高了测量的灵敏度及可靠性,很有开发价值。     

光纤环镜在光栅传感解调系统中的应用

为实现高稳定性、高精度的波长干涉解调,研究了保偏光纤环镜在波长解调结构中的应用,设计并搭建了一种基于光纤环镜的新型光纤布拉格光栅传感器解调系统.依据传统的矩阵光学原理建立理论模型,分析采用保偏光纤环镜实现干涉解调的基本原理,研究了其结构参数对解调精度的影响并进行数值仿真验证.在理论指导的基础上,搭建光路模块,并基于LabVIEW软件设计了用于消除系统结构参数误差的测定软件与解调系统监控软件,研制电路模块,构成了完整的传感解调系统.经传感检测验证,该系统在20～90 ℃对温度的分辨率为0.03 ℃,准确度可达±0.1 ℃,实验结果与理论分析相吻合,展示了该系统具有良好的稳定性,较高的检测灵敏度和较强的适用性.     

电风车式光纤高电压传感器

基于高电压作用下电风车的转动特性以及光纤传输技术,提出一种电风车式光纤高电压传感器,介绍了这种传感器的基本结构,并给出其测量线性、稳定性的实验结果。这种传感器结构简单、成本低,可实现高电压的绝缘性测量。当环境温度为３０．２℃,相对温度为４８％时,传感器的线性测量为３．０～５．０ｋＶ,其测量结果的非线性误差低于３％。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

利用光纤偏振分束器和保偏光纤的传感解调系统

提出了一种利用光纤偏振分束器(PBS)和保偏光纤(PMF)中偏振模间干涉原理实现光纤布拉格光栅波长解调的方案,以提高光纤光栅传感解调系统的解调精度和稳定性。运用矩阵光学原理建立了数学分析模型,由此给出了系统输出信号与光纤光栅布拉格波长之间的关系。通过仿真分析,研究了保偏光纤长度、输入光相对于保偏光纤主轴的偏振角度和光纤偏振分束器主轴方位对系统输出信号的影响,明确提出了提高系统灵敏度的方法。根据设计方案搭建了实验系统,并进行了实验验证。结果表明:该设计方案可行,系统的波长分辨率1pm,测量精度1pm,温度可测量范围为90℃。该系统测量精度高,其稳定性优于利用M-Z型干涉仪的解调装置。     

保偏光纤耦合型铌酸锂晶体工频强电场传感器

随着我国特高压技术的发展,工频强电场的测量变得越来越重要。为了适应工频强电场时域测量的需要,基于Pockels效应,设计并研制了一种保偏光纤耦合型铌酸锂晶体工频强电场传感器。通过保偏光纤准直器耦合进行光输入和光输出,避免了起偏器、1/4波片等分离光学元件的使用,将传感器的光耦合效率提高到了66.7%,并且通过将输入保偏光纤准直器前端1/2拍长的保偏光纤扭转90°,可将传感器的静态工作点设置为π/2,从而使传感器工作在近线性区。使用工频强电场对传感器进行测试得出:传感器的线性可测范围为10.5～527 kV/m,线性相关系数为0.998 6,线性动态范围为34 dB。相比于现有的铌酸锂晶体强电场传感器,研制的传感器具有结构简单紧凑、耦合效率高等优点,为工频强电场的时域测量提供了一种新的方案。     

基于铝薄膜静电力原理实现的光学电压传感器

分析了基于Pockels效应的光学电压传感器的局限性,这种局限性来自于温度的影响和干涉相位差的间接测量模式。其中温度影响电光晶体的应力双折射和光源的波长,并且由于目前无法精确测量干涉相位差,通常只能应用马吕斯定律将干涉相位变化的信息近似转化为光强变化的信息,再通过光电转换技术最后测量出被测电压值,这样势必带来测量误差。为了消除这两种局限性,将铝薄膜作为传感元件,建立了铝薄膜在电场力的作用下产生变形量和被测电压的数学关系,然后通过CCD直接测量铝薄膜的变形量,从而得出被测电压值,避免了这两种误差。     

保偏光纤定轴技术仿真研究

为了分析POL技术的成像特性,对保偏光纤POL定轴技术进行了仿真研究。介绍了POL技术定轴方法,利用LightTools软件实现了熊猫型保偏光纤的POL图像仿真。通过光线追迹,找到了所建熊猫型光纤模型的最佳观测平面位置,基于仿真图像特征提出了POL值的提取方法。为实际系统提取POL值提供了理论指导和依据。     

光纤电流传感器的延迟光纤偏振串音误差

为了减小保偏延迟光纤偏振串音对光纤电流传感器测量精度的影响,利用琼斯矩阵研究了全光纤电流传感器的偏振耦合误差。简化了保偏延迟光纤的偏振串音模型,并基于简化模型得出了保偏延迟光纤偏振串音与输出的关系。通过理论仿真分别分析了在常温和变温条件下偏振串音对传感器变比的影响。对比实验结果与理论分析结论,验证了简化的偏振串音模型的合理性和仿真结果的正确性。测量了实际保偏延迟光纤偏振串音的温度特性,结果表明:在延迟光纤存在一定偏振串音时,光纤电流传感器的变比误差随电流的增加而增大;电流一定时,延迟光纤串音越高,光纤电流传感器的变比误差越大。最后,给出了满足光纤电流传感器0.2S级误差要求时延迟光纤偏振串音的允许波动范围。     

硅光微电机械系统:光学元件与传感器

1 Introduction Using Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)technology, many devices and systems can be miniaturized. Micro pressure sensors and micro accelerometers(air-bag sensor) are examples that are widely commercialized. In the case of optical system,some optical components need to be combined to implement the function desired for optical processing.     

光学补偿式连续变倍体视显微镜的光学设计

介绍了变倍范围在 1×～ 4×的连续变倍体视显微镜的光学系统设计。论述了该系统的变焦原理、高斯光学计算及变焦物镜的设计方法     

Near-field scanning optical microscopy using polymethylmethacrylate optical fiber probes

We report the first use of polymethylmethacrylate (PMMA) optical fiber-made probes for scanning near-field optical microscopy (SNOM). The sharp tips were prepared by chemical etching of the fibers in ethyl acetate, and the probes were prepared by proper gluing of sharpened fibers onto the tuning fork in the conditions of the double resonance (working frequency of a tuning fork coincides with the resonance frequency of dithering of the free-standing part of the fiber) reported earlier for the case of glass fibers. Quality factors of the probes in the range 2000–6000 were obtained, which enables the realization of an excellent topographical resolution including state-of-art imaging of single DNA molecules. Near-field optical performance of the microscope is illustrated by the Photon Scanning Tunneling Microscope images of fluorescent beads with a diameter of 100 nm. The preparation of these plastic fiber probes proved to be easy, needs no hazardous material and/or procedures, and typical lifetime of a probe essentially exceeds that characteristic for the glass fiber probe.     

光脉冲在半导体光放大器中传输的计算机模拟

提出了一个用于描述脉冲在半导体光放大器(SOA)中传播的模型,此模型主要考虑了半导体光放大器内载流子加热(CH)、光谱烧孔(SHB)、双光子吸收(TPA)和非线性折射率(NR)这些非线性效应以及群速色散和ASE噪声对放大器性能的影响.介绍了基于此模型编制的SOA模拟软件,软件可以模拟SOA的输入-输出过程,即给定输入端的脉冲复振幅即可求出输出端的脉冲复振幅.软件由几个功能模块组成,这些功能模块可以复用于更大的模拟系统.     

光学薄膜技术在光通信技术中的应用

介绍了光纤通信系统中用薄膜技术制成的光定向耦合器 ,波分复用器等原理及制作方法。叙述了用薄膜滤光片技术改善 EDFA的传输特性。     

光学成像系统光学波前的高精度测试

基于扩展奈波尔-泽尼克理论,分析了不同出瞳振幅分布情况对光学系统焦面处光强分布的影响.针对光学成像系统出瞳振幅实际分布状态,提出了一种新的测试光学波前的方法,解决了相位恢复算法中出瞳振幅分布不均匀和快速傅里叶变换引入计算误差的问题.通过测评实验,对一光学系统进行了测试,获得的光学系统出瞳波前(PV)值为0.196 5λ...     

野战光纤光功率精密测量装置研究

针对野战光纤光路损耗介绍一种精密光功率测量方法,分析了PIN光电接收元件的P-I(光功率-光电流)特性,并建立了实际模型.设计的装置测量范围为 -60～0 dB(光功率的相对衰减值),经实践检验具有较好的精度.     

光开关技术及其控制系统

光开关是全光网络中的关键器件.介绍光开关在光传输交换中的功能,分析光开关的性能要求与指标参数.基于不同工作原理,介绍了典型光开关及其技术特点与性能.最后分析光开关控制系统,将其分为控制单元、驱动单元、执行单元和反馈单元四部分.     

The optical rotator

The optical rotator is an unbiased, local stereological principle for estimation of cell volume and cell surface area in thick, transparent slabs. The underlying principle was first described in 1993 by Kiêu &38; Jensen ( J. Microsc170, 45–51) who also derived an estimator of length. In this study we further discuss the methods derived from this principle and present two new local volume estimators.
The optical rotator benefits from information obtained in all three dimensions in thick sections but avoids over-/underprojection problems at the extremes of the cell. Using computer-assisted microscopes the extra measurements demand minimal extra effort and make this estimator even more efficient when it comes to estimation of individual cell size than many of the previous local estimators. We demonstrate the principle of the optical rotator in an example (the cells in the dorsal root ganglion of the rat), evaluate its efficiency and compare it with other unbiased, local stereological principles available for estimation of cell volume and surface area.     

光学薄膜技术在光通信技术中的应用

介绍了光纤通信系统中用薄膜技术制成的光定向耦合器,波分复用器等原理及制作方法.叙述了用薄膜滤光片技术改善EDFA的传输特性.