应用于海水盐度测量的单模异芯结构光纤折射率传感器

提出了一种应用于海水盐度测量的单模异芯结构的光纤折射率传感器。在两段普通单模光纤(SMF28)之间熔接一段细芯单模光纤(TCSMF),构成全光纤Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。以0-40‰NaCl溶液作为测试溶液,测量宽带光源经MZI后的透射光谱,应用特征峰波长和光谱差分积分两种方法进行解调,特征峰波长漂移量和光谱差分积分值均与NaCl浓度呈较好的线性关系。采用光谱差分积分法对全波段透射光谱强度进行解调,累积因折射率不同引起的透射谱差异,理论上可获得的盐水浓度分辨率为9.17×10-4‰,较之波长解调法提高了近3个数量级。本文的折射率传感器具有结构简单、机械强度好、测量灵敏度高和对温度不敏感等优点,可应用于海水盐度测量。     

马赫-曾德尔电光调制器多工作点偏压控制技术

马赫-曾德尔电光调制器(EOM)由于其自身结构因 素的制约,容易受到自身温度变化和外界环境 的干扰,导致其 工作性能不稳定。本文提出并实现了一种基于检测工作点斜率的马赫-曾德尔EOM自动偏 压控制方案。 首先输入一微扰信号,然后通过检测调制信号的工作点斜率判断EOM工作点的漂 移方向和漂移量, 并最终调节偏置电压使EOM稳定工作。本文方案不仅可控制EOM工作在其传输特性曲线的任 一位置,而且避免了光源本身功率不稳定对偏压调节的影响。实验表明,当该电路用于脉冲 调制控制时,电光调制器消光比的上下浮动小于等于0.26dB,大大提 高了EOM的工作稳定性。     

基于单模异芯光纤结构的液位传感器

提出了一种新颖的光纤液位传感器。在普通单模光纤(SMF)中间熔接一段细芯单模光纤(TCSMF),构成共轴光纤马赫曾德尔干涉仪(MZI)。液位的变化引起包层模与芯模的相位差发生改变,从而导致干涉仪的透射光谱发生改变。对传感器的工作原理和测量灵敏度及精度进行了理论分析,实验结果显示透射光谱中特征峰波长漂移量跟液位变化量呈较好的线性关系,且灵敏度随待测液体折射率的增大而增高,与理论分析结果相一致。测量得到纯水和饱和氯化钠溶液的测量灵敏度分别为0.160 nm/mm和0.228 nm/mm。该传感器采用全光纤结构,制备简单、测量精度高,可适用于折射率低于光纤包层折射率液体的高精度液位测量。     

NO分子A2∑(v′＝1)→X2∏(v＂＝1～11)跃迁的激光诱导荧光光谱

用Nd:YAG激光器泵浦光学参量发生放大器做激发源,利用激光诱导荧光光谱技术得到NO分子在200～370 nm范围内的荧光光谱,谱线峰值归属于A2∑(v′＝1)→X2∏(v＂＝1,3～11)跃迁,用最小二乘法拟合获得NO分子X2∏态振动常数,计算出平衡位置的力常数k.通过测量NO分子在不同气压下A2∑→X2∏跃迁的时间分辨谱,得到A2∑(v′＝1)态的自然寿命为180 ns.结果可为用激光诱导荧光光谱技术探测大气污染物NO分子提供理论及实验参考.     

超弱反射光栅准分布式光纤传感系统研究

采用波长可调谐光源与光时域反射技术(OTDR)结合的方案,通过对光脉冲调制技术和光电转换电路的优化,实现了一种对超弱全同反射光纤光栅的准分布式解调系统。实验中,20个中心波长相近的超弱反射光栅间隔2m放置于约5.8km长的光纤尾端,该解调系统成功实现了对这些反射率仅为0.01%的超弱反射光栅高信噪比的解调与定位,并且测得的光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度变化的线性度达到99.7%以上。     

高灵敏度分段结构光纤倏逝波传感器

提出一种基于倏逝波吸收原理的高灵敏度分段结 构光纤倏逝波传感器。运用光束传播法(BPM)对分 段和直形波导模型进行数值模拟,分段波导中高阶模在每次分段的第1个界面上被反复的激 发和吸收。分析 不同结构和溶液浓度对传感器灵敏度的影响,通过化学腐蚀方法制备出不同结构参数的倏逝 波传感器,并用 不同浓度亚甲基蓝溶液对传感器的灵敏度特性进行实验验证。实验结果表明,在传感直径相 同和分段结构传 感器的传感长度3cm短于传统的单一的直形传感器传感长度5cm的条件下,分段结构传感器 的灵敏度是 0.038L/g,优于直形传感器的灵敏度0.026L/g。分段结构光纤倏逝波传感器能有效激发 光纤中低阶模到高 阶模的转变,从而提高传感器的灵敏度。实验结果与模拟和理论结果相符。因此,分段结构 光纤倏逝波传感 器相对于传统的单一的直形传感器不仅具有较高的灵敏度,且机械强度较高。     

F-P光纤标准具高精度温控系统设计与算法研究

F-P标准具凭借其结构简单、体积小、精度高等特 点在光通讯、光纤传感、激光器等领域有着广泛的应用。但受环境温度变化的影响,F-P标 准具尤其是固体腔标准具的光学特性(透射、反射谱)发生一 定漂移。如何让F-P标准具更好地对抗外界温度变化并提高其光谱稳定性,在实际应用中有 着重要意义。 本文针对光纤接口的固体腔F-P标准具提出了一种高精度温控设计方案,首先通过对光纤标 准具进行稳态 热分析,设计了低热阻恒温结构。并使用经过优化PID参数后的增量式PID温控算法,结合高 精度温控 电路,实现了对光纤固体F-P标准具的精确温度控制。实验结果表明,在0℃~45 ℃的环境下,内部温控 精度可达±0.004 ℃,F-P透射谱中心波长漂移量＜0.3 pm。     

类椭圆结构光纤横向压力传感器及其温度自补偿研究

为解决光纤横向压力传感器灵敏度不高及温度交叉敏感的问题,提出了一种具有温度自补偿的类椭圆结构光纤横向压力传感器。传感器通过将标准单模光纤(single mode fiber,SMF)弯曲成类椭圆结构,并用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)封装形成,温度自补偿则通过将另一个近似孪生的类椭圆结构与测量端并联实现。类椭圆弯曲下SMF的纤芯模和包层模发生干涉,其干涉光谱随外界横向压力的变化发生漂移。实验结果表明,在0.25—0.5 N的横向压力范围内,传感器的特征波长随横向压力的变化呈线性关系,在33.5—44 ℃的温度范围内,温度自补偿后的灵敏度可达6.6 nm/N,温度交叉灵敏度仅为0.001 5 N/℃,温度补偿误差不超过0.089 nm。提出的横向压力传感器灵敏度高、成本低、结构简单,有一定的应用参考价值。     

基于细芯光纤内嵌马赫曾德尔干涉仪的应变传感器

研究了基于细芯光纤内嵌马赫曾德尔干涉仪的光纤应变传感器,通过将一根细芯光纤熔接在两根单模光纤(SMF)之间,构成了一种光纤内干涉的马赫曾德尔干涉仪。当单模光纤中的光耦合进细芯光纤时,一部分光耦合进细芯光纤纤芯作为芯模传输,另一部分光耦合进细芯光纤包层中激发出包层模沿包层传输,当芯模和包层模再耦合进单模光纤时发生干涉。当应变作用在细芯光纤上时,干涉条纹发生漂移。通过解调干涉条纹对应变的漂移量实现应变测量,在0~2000 με的测量范围下,测得的应变灵敏度为-1.83 pm/με,并且实验结果与理论分析有很好的一致性。该传感器具有体积小、制作简单、灵敏度高等优点。