高功率光纤激光器的关键技术及应用

高功率光纤激光器单模输出功率可达到1 kW,通过相干合束技术可以从多个光纤激光器获得几千瓦甚至几百千瓦的输出功率.高功率光纤激光器将使激光工业及国防应用产生革命性的变化.文中系统介绍了高功率光纤激光器的关键技术及其研究进展,阐述了在工业,航空业以及国防等领域的重要应用.     

自聚焦平板波导透镜及其应用

介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(SPWL),利用几何光学方法分析了它的光学特性,得出其传输矩阵,并进行了特殊的结构设计.介绍了实际制备这种透镜的工艺过程,并给出了光纤输出光束经1/4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图,测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x-z平面内束宽为1 153.3μm,与根据传输矩阵计算得出的束宽1 153.2 μm相符;最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例:LD阵列和光纤的耦合、SOA与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅.     

基于FARADAY旋光镜的光学电流互感器分析与试验研究

为解决全光纤电流互感器因采用相位调制器、性能要求高的电子元器件以及复杂的调制解调算法等导致其成本高的问题,提出了一种基于法拉第旋光镜(faraday rotation mirror,FRM)的光学电流互感器(optical current transformer,OCT)方案;分析了该OCT的电流传感原理以及信号获取方法,试验研究了其电流测量精度和温度性能、谐波准确度以及振动特性,试验结果表明其满足5P20的要求,在-40～+50℃范围内,光纤传感环对该OCT系统误差影响不超过0.75%;OCT光纤传感环在承受10g的加速度冲击过程中,系统无异常信号输出。研制的该OCT主要技术指标满足中高压交流输电系统中保护级电流互感器的精度要求,可用于架空线—电缆混合线缆故障区域判别电流测量、分接开关故障电流监测等。     

用于发电机保护的柔性全光纤电流互感器

介绍了采用柔性全光纤电流互感器(FFOCT)的发电机保护总体方案和系统结构以及FFOCT结构和工作原理。详细介绍了FFOCT的关键技术难题并给出了对应的解决方案:采用旋转高双折射(Spun Hi-bi)光纤制作可现场缠绕在导体周围的传感光缆,并对采用Spun Hi-bi光纤的FFOCT的电流检测灵敏度和抵御外界干扰的能力进行了理论分析;采用四态方波调制和阶梯波反馈的全数字双闭环解调方案改善FFOCT动态范围、测量精度以及系统的长期稳定性。测试结果表明研制的FFOCT满足测量0.2级、保护5TPE的精度要求。最后简单介绍了用于观音岩水电站发电机保护的FFOCT的现场安装与应用情况。     

基于闭环算法的光学电流互感器的暂态电流误差特性研究北大核心CSCD

基于对光学电流互感器闭环调制解调算法的数学分析,研究了闭环算法对一次电流的计算误差来源,证实闭环算法的计算误差只与一次电流的变化速率相关,并在此基础上研究了暂态电流工况下,典型光CT的误差特性,探讨了减小暂态电流误差的几类措施并进行试验验证,证实减少传感光纤匝数、缩短光路总长度以及线性度误差实时补偿均可有效修正闭环算法的计算误差,提高互感器的暂态电流精度。     

一种新的光纤光敏性的测量方法

关于光敏光纤光敏性的测量有人采用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的方法实现,但是该方法比较复杂,而且不直观。本文提出一种新的基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤光敏性在线测量方法(见图1),它是由两根相同的单模光纤,连续熔拉出两个2×2定向耦合器而构成的。图1马赫-曾德尔干涉仪的基本结构图Fig.1 Schematic diagramof MZI当选取的耦合器的分光比都为1∶1时,通过理论推导可得两输出端口的峰值间隔为Δf=f2-f1=2ΔcnL,(1)式中f1,f2为输出端3,4的峰值响应速率,L为L1臂中紫外写入的长度,Δn为紫外写入后折射率的变化,c为光速。(1)式也可以写为Δλ…     

一种简单实用的CWDM器件的设计与制作

提出了一种简单实用的粗波分复用(CWDM)器件，这种器件级联8个多层介质膜滤波器，以解复用出波长间隔为20nm的8路光信号，两个由8个自聚焦透镜和8根光纤组成的阵列对置于这些多层介质膜滤波器后，以接收8路解复用后的光信号。测试结果表明，该器件各种性能均较好。     

新型CWDM器件的设计与制作

提出了一种新型结构的粗波分复用(CWDM)器件,该器件可实现8路波长、间隔为20nm的光信号的解复用。器件级联8个多层介质膜滤波器,两个由8个自聚焦透镜和8根光纤组成的阵列置于多层介质膜滤波器的对面以接收8路解复用后的光信号。     

基于正弦波调制的光纤电流互感器传感环误差分析

传感环由λ/4波片、传感光纤和反射镜组成,它是光纤电流互感器(fiber optical current transformer,FOCT)中最重要的传感部分,因此也是FOCT最主要的误差源之一。针对正弦波调制系统中的传感环做误差分析,引入比例因子来衡量误差对系统的影响。指出:λ/4波片的45°熔接误差和相位误差对比例因子的影响是余弦关系。对传感光纤引入的误差分析显示:传感光纤的圆双折射越大、线性双折射越小,对比例因子的影响越小。相关实验也与理论分析基本吻合。     

与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列，将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成，相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知，2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗，并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差，由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中，要注意减小角向误差。