基于光纤Sagnac环滤波器的高稳定光纤布拉格光栅传感解调技术

光纤Sagnac环滤波器用于光纤布拉格光栅(FBG)传感器波长解调时受环境温度影响很大,为此提出一种可消除温度影响的高稳定解调新方法,介绍了系统光路和解调器的工作原理。将带有一段保偏光纤的Sagnac环作为边缘滤波器,分布反馈(DFB)激光器的单波长激光作为参考光,对FBG波长信号和参考光信号同时进行滤波。在同一时间探测经Sagnac环滤波器输出的透射光强度和反射光强度,进行光强信号归一化处理并采用差动检测方法分析。理论分析和实验结果表明,该解调方法基本消除了Sagnac环滤波器的温度效应,提高了解调系统的稳定性。在1302~1318nm波长范围内,解调装置的温度漂移为2.4×10-4 nm/℃,是未封装补偿无参考光的Sagnac环滤波器透射谱温度漂移的1.8×10-4倍。     

高双折射光纤Sagnac环镜强度型温度传感特性研究

报道了高双折射光纤Sagnac环镜温度传感特性的实验研究结果，测得环镜的温度灵敏度系数为0．92nm／℃，为光纤布喇格光栅(FBG)温度灵敏系数典型值的89倍。以该环镜作为传感元件，以光纤布喇格光栅的反射谱作为光源，研究了环镜的强度型温度传感特性。在30～45℃的温度变化范围内，环镜透射光强与待测温度的关系具有较好的线性度和重复性，温度分辨率可达0．03℃。     

基于保偏光纤环镜的光纤光栅传感解调

研究了基于保偏光纤的光纤环镜结构并建立理论模型,分析各参数之间的关系,设计并搭建了基于偏振干涉的保偏光纤环镜传感解调系统.以LabVIEW作为软件平台,依据理论模型,开发了光纤光栅传感嚣解调控制系统,不仅实现了对解调系统的远程控制、数据采集、图形化显示及数据存储,节省了成本,还能直接获得待测参量值.采用可调谐激光器模拟光纤光栅反射波长的变化,实验证明了该解调方案的可行性和正确性.温度传感检测实验表明,该系统对温度的测量平均精度可达0.03℃,准确度为±0.01℃.

Abstract：

The loop mirror structure based on the polarization-maintaining fiber was investigated, the corresponding theoretical model was established, and the relations of these parameters are also analyzed. The sensor demodulation system of the polarization-maintaining fiber loop mirror based on polarization interference was designed and established. Using LabVIEW as the software platform, the demodulation control system for the fiber grating sensor was developed based on the theoretical model, realizing the remote control of the demodulation system, diagrammatic display and data acquisition and storage. With this scheme, the cost is reduced and the measured parameters can be directly obtained. The fluctuation of the reflection wavelengths of the fiber grating was simulated with the tunable laser, and the feasibility and validity of this scheme were confirmed by experiments. Detection experiments with temperature sensors show that the average temperature measuring precision can be up to 0.03 ℃ and the accuracy is ±0.1 ℃.     

基于保偏长周期光纤光栅的光纤环镜传感器

提出了一种基于保偏长周期光纤环形镜结构的光纤 传感器,可实现对湿度和温度两个参数的 同时测量。采用高频CO₂激光器在熊猫形保偏光纤(PMF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),然 后与3dB单模 光纤(SMF)耦合器连接组成光纤环形镜,并在保偏长周期光纤光栅(PM-LPFG)表面涂覆一 层湿敏材料聚乙烯醇(PVA)薄膜用于获得空气的相对湿度。PM-LPFG的谐振峰波长强度和波长同时 随湿度 与温度的变化而变化,实现对外界相对湿度与温度的同时测量,相对湿度和温度的灵敏度分 别为0.17nm/%RH和0.21nm/℃。     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法。系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器。光纤光栅波长的线性解调带宽为3．6nm。对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移。补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2．3nm／℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0．005nm／℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移。     

保偏延迟光纤环偏振串音对光纤电流互感器的影响

利用保偏延迟光纤环的偏振耦合模型,考虑幅值较大的互易性寄生波列,计算了光纤电流互感器(FOCS)光路系统的干涉光强,得到了互感器变比与延迟环偏振串音之间的理论关系,揭示了延迟环偏振串音的温度相关性对互感器变比的影响机理,并提出了抑制方法。为保证变温环境下互感器的变比误差在0.2%以内,延迟环的偏振串音应低于-30dB。实验结果表明:在绕制延迟环的过程中,降低绕环张力、减少胶的用量,采用低温度系数骨架可有效地改善互感器变比的温度稳定性,在-40℃!70℃范围内,互感器变比的变化量由0.63%降低至0.07%。该研究为光纤电流互感器中保偏延迟光纤环的设计和绕制工艺提供了理论指导。     

保偏光纤耦合器波长耦合比研究

根据单模光纤模激励理论,论述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理,得出了耦合器耦合比和波长的关系,并对保偏光纤耦合器的耦合比、波长与温度的关系进行了实际测试.     

高双折射保偏光纤拍长测试及Mueller矩阵分析

为了测量高双折射保偏光纤的拍长,采用偏光干涉效应的方法,构建由宽谱光源、带保偏尾纤的起偏器和光谱分析仪组成的全光纤光路测试系统。从理论上用Mueller传输矩阵方法推导了到达光谱仪的光强公式,利用该方法构建实验系统对熊猫型保偏光纤的拍长进行了测试,获得了该保偏光纤拍长的测量数据。结果表明,由待测保偏光纤的偏光干涉效应引起的光强波动以一定的周期间隔表现在光谱变化上,波动的相对幅度与待测保偏光纤主轴与起偏器的保偏尾纤主轴夹角有关,当夹角均为±45°时波动的相对幅度最大。只要在实验中测量出光谱波动的周期,就能够根据理论计算出给定波长处的保偏光纤的拍长。     

保偏光纤定轴技术的仿真及实验分析

根据保偏光纤侧视成像定轴原理,应用光线追迹方法,分析了保偏光纤侧视成像定轴过程,模拟考察了熊猫型保偏光纤侧视成像的光强分布与偏振轴方位角及物平面位置的关系.对比仿真结果和实验观测结果,对五指型光强分布特征值判断法进行了改进.比较了透镜效应侧视成像的不同定轴方法,发现改进的五指型光强分布特征值判断法的特征值在90°位置附近具有更高的定轴精度,更易于实现保偏光纤偏振主轴的定位.这种方法适用于制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时,在偏振主轴0°或90°方位角时的高精度定轴.     

基于波长与强度双解调的光纤温度传感器

为了更好的了解光纤传感原理,并提高温度光纤传感器的各方面性能,提出一种新型的具有波长与强度双解调的光纤温度传感器。将30mm的保偏光纤(PMF)的两端分别与单模光纤(SMF)进行腰椎放大熔接,形成两个腰椎,构成全光纤马赫泽德尔(M-Z)温度传感器。温度的变化将会引起光纤的纤芯模与包层模相位差的变化,从而导致干涉光谱的变化。以25-70℃作为测试温度,通过光谱仪(OSA)监测宽带光源经传感器后的干涉光谱。实验结果表明,温度升高,特征峰波长在向长波长方向移动,并且其强度在逐渐增大。因此,采用波长与强度双解调的方法对温度进行测量,其灵敏度分别为0.127nm/℃和0.32dB/℃,对应的分辨率分别为0.16℃和0.03℃。这个双解调的全光纤温度传感器制造简单、成本低、体积小和结构稳固,而且具有很高的分辨率,因此适用于实际测量。     

光纤—光纤光栅脉冲压缩器的研究

本文提出了利用正常色散光纤加线性啁啾光纤光栅组成全光纤光脉冲压缩器方案,理论和数值分析了压缩器的压缩特性,给出光纤－光纤栅压缩器的设计规则,指出了有关文献压缩器设计规则的局限性,提出了新结论。     

光纤耦合器型光纤光栅滤波器

光纤耦合器型光纤光栅滤波器（FCFGF）综合了光纤耦合器的多端口特性和光纤光栅良好的波长选择性特点，形成了一种低成本的全光纤滤分复用（WDM）器件，本文综合评述了各种不同结构的FCFGF的工作原理，基本特点及其应用。     

有线电视光纤传输网中的光纤连接器

光纤传输系统使有线电视得到长足的发展。光纤有线电视不仅噪音小、图像清晰，而且传输容量大、节目众多，深受老百姓的欢迎。我国沿海地区，早在20世纪90年代初就进行了光纤有线电视的试验，现在已基本普及，在城市光纤已进住宅楼；在农村光纤已经进村。     

光纤CATV用实用化掺铒光纤放大器

本文从速率方程出发 ,利用 EDFA的大信号理论 ,采用加速迭代敛算法 ,对 EDFA进行了优化设计。在理论分析的基础上 ,设计出 CATV用 EDFA。经测试 ,各项性能参数达到较高要求。按此设计生产出的 EDFA已批量供应市场。     

新型全光纤结构双包层光纤激光器

基于对双包层光纤的内包层结构、掺杂浓度、剖面折射率分布、外包层的背底损耗等因素对泵浦光吸收效率的影响进行分析的基础上,对掺Yb3 双包层光纤内包层直径对泵浦光的吸收长度和泵浦效率进行了理论模拟.采用半导体激光二极管光纤模块作为泵浦源,采用梅花瓣型双包层光纤与光纤光栅元件连接制作了全光纤结构的光纤激光器,实验获得了6.02W单模光纤激光器,中心波长为1080nm,半高宽为0.11nm,斜率效率为1.7W/A.     

光纤标准与光纤类型选择

本文根据最新光纤技术标准,对常用光纤的技术性能做了详细的比较与分析,并结合通信技术的发展趋势,提出了在光纤基础网络建设中,光纤选型的一些原则和建议。     

平端光纤与锥端微透镜光纤的耦合研究

建立了平端光纤与锥端微透镜光纤对耦合的理论模型,得到耦合系数的计算公式.用研磨技术制作了几种不同锥角的光纤,并对它们进行耦合试验,得到最大耦合效率.实验表明实验结果与理论计算结果是一致的.     

一种用于高功率光纤放大器的侧面抽运耦合器

报道了一种应用于高功率光纤放大器的侧面抽运耦合器。采用熔融拉锥工艺以及最基本的2×1耦合方式, 实现了高耦合效率、高隔离度的光纤侧面耦合器的研制。通过对多种不同光纤组合的研究, 发现采用外径125 μm, 数值孔径为0.46的无源双包层光纤做信号传输光纤和抽运耦合光纤, 可获得高达74％的抽运耦合效率; 耦合器信号光通过率为95％; 信号输入端与抽运输入端的隔离度大于50 dB; 抽运输入端对输出端反向传输光的隔离度 为20 dB。采用该侧面耦合器, 实现了输出功率达1 W的窄线宽全光纤放大器。     

基于微结构光纤的光纤环激光器

报道了一种基于微结构光纤(MF)的光纤环激光器.通过微调控制信号的频率,激光器实现了稳定的锁模状态,在C波段获得了重复频率为10 GHz、宽度小于8ps的相干光脉冲输出.在该激光器中,采用了掺Er光纤放大器(EDFA)作为腔内增益介质,并使用了25 m长、具有反常色散和高非线性的MF作为脉冲压缩介质.通过调整腔内的带通滤波器中心频率可以实现对工作波长的连续调谐,因此该激光器可作为波分复用(WDM)系统的可调谐光源.     

海底光缆的光纤强度

海底光缆是敷设在一个极其复杂的海洋环境中,且敷设的深度各有不同,为适应海底光缆在敷设、回收时所引起的光缆伸长,光纤本身需具有优越的强度。结合断裂机理,着重描述了光纤筛选应变值选择的原则与计算方法及测试结果。此外,还从生产工艺角度出发,阐述了提高光纤强度与性能的措施。