光纤光栅非金属耐腐蚀封装及其温度特性研究

由于裸光纤本身的脆弱性问题,介绍了一种光纤光栅非金属耐腐蚀的保护性封装工艺,并通过使用恒温箱对其温度传感特性进行了研究。在35~80℃温度范围,对这种光纤Bragg光栅温度传感器的反射谱进行了测量。实验结果表明:封装的传感器获得很好的重复性并没有迟滞现象,其温度灵敏度系数为9.93 pm/℃,线性拟合度高于0.999。     

基于单泵浦源结构的高平坦C+L波段掺Er3＋光纤宽带光源

为了实现高平坦的C+L波段放大的自发辐射光(AS E)光输出,提出并设计了一种 基于LD单泵浦源,并且采用两段掺杂浓度完全相同的掺Er3＋光纤(EDF)作为增 益介质的宽 带光源。对光源的基本原理及实现方案进行了理论分析和实验验证。首先,根据Er3＋ 能级 结构介绍C+L波段宽带光源 的产生原理。然后,设计系统结构,在结构中采用976nm LD作泵 浦源,通过耦合器将泵浦光按照一定比 例分为两路对EDF泵浦;采用两支波分复用器(WDM)将泵浦光耦合进入EDF,并通过 熔接环形镜(FLM)提高转换效率;输出端熔 接隔离器(ISO)防止端面回波对输出造成影响。最后,根据EDF的ASE增益 数学模型对EDF长度进行了分析和优 化。实验结果表明,用于调整C波段ASE光输出的EDF1长选用2m,用于调整L波段ASE光输出 EDF2长选为16m, 获得平坦C+L波段ASE光输出,在不使用任何滤波器的条件下,在1540～1610nm波段范围内光谱平坦度为±0.525dB,在 1520～1610nm范围内光 谱平坦度为±1.119dB。本文方法使用1支976nm LD实现了C+L波段的高平坦输出,简化了系统结构,并降低了系统成本。     

基于神经网络的星敏支架指向倾角监测方法

针对星敏支架热致变形导致其指向精度降低的问题,提出了一种基于神经网络的指向倾角监测方法。 首先,分析星敏 支架结构特征,搭建星敏支架指向倾角预测系统,采集星敏支架结构形变和倾角变化数据,并对实验数据进行预处理;其次,构 建深度神经网络模型,将星敏支架模型各测量点的应变信息作为输入变量,并使用 Adam 优化算法更新网络参数,经训练迭代 后得到指向倾角预测模型;然后针对传统深度神经网络收敛速度慢、容易产生局部最小值等局限性,使用遗传算法对深度神经 网络的超参数进行优化,以提升神经网络的训练速度;最后使用测试集数据对星敏支架指向倾角变化进行预测,分析该模型在 不同温度条件下对星敏支架指向倾角监测的准确率。 实验结果表明,优化后深度神经网络模型的指向倾角预测方法的平均误 差为 0. 20″,且倾角预测精度明显优于传统算法,证明利用深度学习方法实现星敏支架指向倾角监测具有可行性。     

一种脉冲激光功率采集和控制系统的设计

文章根据脉冲激光功率的特点,通过系统硬件和软件的设计,实现了对脉冲激光功率的采集和控制.具体为以峰值保持电路为主的小信号采集电路的设计实现了脉冲光功率的采集,以PID为主的软件设计又完成了光功率的稳恒输出.此系统的设计能成功地用在激光打标机功率控制系统中.     

基于稀疏直接法的特征增强视觉 SLAM 算法

针对基于特征点的视觉同步定位与建图(SLAM)算法在低纹理环境下特征提取能力弱、定位精度降低和鲁棒性差的问 题,本文提出了一种基于稀疏直接法的特征增强视觉 SLAM 算法。 首先对图像序列进行预处理,提高算法的特征提取能力;然 后融合基于图优化的稀疏直接法和特征点法求解位姿,在保证算法定位精度的前提下,提高算法的运行效率和鲁棒性。 由 TUM 数据集的实验结果表明,本文提出的算法定位精度优于当前 SLAM 算法,在 TUM 数据集中纹理稀疏的场景下,该算法提取 的特征点数目是 ORB-SLAM2 算法的 9. 6 倍,平均每帧跟踪耗时减少了 58% 。     

飞秒刻写光纤F P腔级联FBG传感特性研究

提出了一种飞秒刻写光纤法布里-珀罗(F-P)腔级联切趾布拉格光纤光栅(FBG)的微结构传感器并研究了该传感器的温度与应变传感特性。该微结构传感器光谱稳定性良好,监测时长2 h内FBG波长最大漂移量为0.009 nm,功率最大漂移量为0.015 d B,F-P腔波长最大漂移量为0.018 nm,功率最大漂移量为0.072 d B。当应变由0με增至450με再减回0με时,该微传感器FBG特征峰先右移再左移,波长变化0.530 4 nm,应变灵敏度约1.17 pm/με,线性度高于0.99;光纤F-P腔特征谷波长变化0.491 1 nm,应变灵敏度约1.10 pm/με,线性度高于0.90。当温度由50℃升至200℃再降回50℃时,FBG特征峰先右移再左移,波长变化约1.418 nm,应变灵敏度约10.09 pm/℃,线性度高于0.95;光纤F-P腔特征谷波长变化约1.578 nm,应变灵敏度约10.53 pm/℃,线性度高于0.98。所提出的微结构传感器是解决单根光纤双参数测量的有效手段,同时对复杂环境下的多参数耦合测量与解耦也具有重要的参考价值。     

基于 4f 光学系统的周期性结构微小形变检测

为了快速、直观地检测出周期性结构的微小偏移,提出了基于4f光学系统的周期性结构微小偏移检测方法。首先使用VirtualLab Fusion光学仿真软件进行理论研究,建立预设偏移的周期性微结构模型,构造了光学传递函数,利用4f空间滤波方法,获得与周期性微结构对应的像面幅值图。经分析得出在透明基底的周期性结构中,不论尺寸大小,若偏移量在相邻特征尺寸间距的80%范围内,经拟合后幅值变化与微结构偏移量呈线性关系,且幅值变化位置与微结构偏移位置一致。依据仿真的光学系统参数搭建了实验系统,实验结果与仿真一致,并且该套系统可以实现3.4 mm×2.6 mm的测量视场,分辨率能达5μm,能够实时快速地对周期性结构材料进行位移或缺陷检测。     

飞秒直写长周期光纤光栅及其液体折射率特性研究

利用800 nm飞秒激光在未经载氢处理的HI1060光纤中制作了长周期光纤光栅(LPFG).采用逐线刻写方式实现了谐振波长为1 548.4 nm的LPFG,谐振强度为12 dB,栅区长度小于4 mm.使用不同折射率的氯化钠溶液、蔗糖溶液和酒精溶液分别对LPFG的折射率特性进行了测试和研究.实验中随着三种溶液折射率增加,LPFG的谐振波长发生红移,该LPFG在氯化钠溶液、蔗糖溶液和酒精溶液中的折射率灵敏度分别为175.34、175.31和331.89 nm/RIU.实验结果表明,这种基于飞秒激光制作的LPFG对液体折射率变化有较高的灵敏度,可用于液体折射率传感测试.     

法布里-珀罗腔型弱磁增敏气室结构

提高小型化无自旋交换原子磁力仪的灵敏度是目前弱磁探测研究的难点问题,为解决这个难题提出一种基于法布里-珀罗腔的增敏气室结构。通过法布里-珀罗腔谐振原理和激光传输矩阵,在理论分析与数值计算方面对出射激光的光旋角倍增效果进行了研究。理论和仿真结果表明,随着激光在腔内往返传输次数的增加,倍增因子在初始阶段近线性增长然后缓慢趋于一个最大值,该最大值在理想状态下为16且由腔的结构参数决定。另外,碱金属原子自旋碰撞导致的吸收和腔体失谐会以不同的方式降低倍增因子,仿真结果表明:当失谐量为π/32时,倍增因子减少幅度接近50%。提出的这种腔增强型气室结构易于集成,为提高原子磁力仪的灵敏度和深入理解碱金属气室内的自旋碰撞提供了新的思路。     

全光纤粗锥MZ级联PCF-FP结构双参数特性研究

为了在测量NaCl溶液浓度的同时实现对温度的监测,提出了一种基于马赫-曾德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）级联法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer,FPI）的干涉型传感器。在单模光纤上通过熔融放电制作出一对腰锥直径155 m、间隔1.5 cm的MZI,其对比度为10 dB、周期29.85 nm;在MZI尾纤的一端与光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）相对熔接并在距熔接点176 m处将PCF切平,形成对比度为8 dB、周期为5.71 nm的FPI。实验选取1 535~1 555 nm波段MZI和FPI的干涉波谷特征波长,在0~150℃的温度和0%~24%的NaCl溶液浓度变化范围内测得MZI的温度和折射率灵敏度分别为50 pm/℃和9.97 nm/RIU,线性度均大于0.97;而FPI的波谷特征波长对折射率不敏感,温度灵敏度约为8.3 pm/℃,线性度为0.98。最后,通过构建温度-浓度函数关系矩阵得出了对温度和NaCl溶液浓度的灵敏度矩阵。该干涉型传感器对温度和NaCl溶液浓度表现出良好的灵敏度和线性度,可实现上述双参数的同时测量。