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。     

法布里-珀罗型光纤应变干涉仪

光纤传感技术是现代通信的产物,是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门崭新技术。光在传输过程中,光纤易受到外界环境的影响,如温度、压力等,从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化。通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。详细介绍了一种常用的干涉型光纤传感器——法布里-珀罗（F-P）光纤应变干涉仪。     

数字化白光扫描干涉仪的研究

研究并设计实现了微形貌测量白光扫描干涉仪系统和光纤偏振耦合点监测白光扫描干涉仪系统.前者采用Mirau相移干涉形式,用压电陶瓷传感器PZT作移项器,主要用于微形貌测量,精度可达nm量级.后者采用光路补偿白光Michelson干涉形式,用格兰棱镜对偏振态进行调整控制,用移动参考臂来补偿由于耦合点所造成的光程差,光纤寄生偏振耦合测试仪的空间分辨率达到50mm,测量范围达到1km,探测灵敏度不小于-80dB(耦合模式与主模式的功率比).     

提高光纤传感测量精度的方法研究

采用激光干涉原理实现了微位移光纤传感测量.通过对光学系统和光电检测系统的研究,总结出提高光纤传感测量精度的方法,文中对微弱光信号的相位调制,数字解理过程,给出了低噪声设计的理论依据,电路参数的选取原则和预放级设计的一般方法.系统微位移测试精度约0.05nm.     

非平衡光纤干涉仪臂差精确测量方法研究

为实现对光纤干涉仪臂差的精确测量,提出了一种采用基于F-P调谐滤波技术的光纤光栅解调系统来精确测量光纤干涉仪臂长差的方法.简要介绍了F-P调谐滤渡法的渡长解调原理,通过分析非平衡迈克尔逊干涉仪的工作原理,指出了输出干涉谱与臂差之间的关系,进而分析了光纤光栅解调仪对干涉仪臂差进行精确测量原理.实验表明该方法可以实现对干涉...     

基于双通道M-Z干涉仪的FBG光开关研究

为降低电光开光的插入损耗并提高性能,提出了一种基于双通道可调谐马赫-曾德(M-Z)干涉仪制作的光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)光开关,通过改变干涉仪中的可调电动光纤延迟线的延迟时间,实现滤波谱周期的可调谐。通过改变干涉仪其中一臂的延迟时间设定,该光开关能够实现对设定波长光波的开关功能。对光纤M-Z干涉滤波原理进行了理论分析,使用C波段宽带放大自发辐射光源对双通道可调M-Z干涉仪的性能进行了测试。结果表明,其可实现大范围及高精度的滤波调节功能。对基于双通道可调谐马赫-曾德干涉仪制作的FBG光开关,通过FBG开关性能检测系统实验,得到该光开关在波长为1 550nm处的输出光谱,光开关的消光比达到25dB。结果表明,该光开关能够实现大范围高精度滤波功能,具有高消光比、结构简单和易于调节等优点。     

一种新型的全光纤速度干涉仪实验研究

全光纤可测量任意反射面的速度干涉仪,对强动载下的界面运动速度测量具有重要意义.基于传统光纤速度干涉仪的特点,设计了一种新型全光纤速度测量系统.该系统不仅能消除延迟线圈的分布式相位调制噪声,还能得到高条纹对比度的干涉信号.采用偏振分束器替代耦合器,应用琼斯矩阵法分析推导了偏振分束器能够消除系统中的非相干光束原理.振动台表面速度测量的实验结果表明,该系统能得到89.1％条纹对比度的干涉信号,大幅提高系统信号噪声比,并且相比Levin结构的传统干涉仪能抑制延迟光纤线圈的相位噪声超过30 dB.     

激光偏振特性对光纤传感强度补偿的影响探因

介绍了用于光纤传感系统的双光路强度补偿原理，着重分析了普通内腔式He－Ne激光器输出激光偏振特性影响强度补偿的原因，并给出了部分实验结果。     

基于保偏光纤的应力传感系统设计与测试分析

提出了一种基于保偏光纤的应力传感及测试系统,讨论了保偏光纤在外部应力作用理偏振态的变化情况.从理论上分析了该传感系统的工作原理,搭建了实验系统,对光偏振度变化情况进行检测,采用DSP系统对实验结果进行实时采集处理.通过对外处理结果进行分析,论证了保偏光纤应用于传感系统的有效性.     

双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪的温度特性

对适用于温度传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪进行了研究,并通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间,制得了双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器.用干涉原理分别分析了该器件传输谱的自由空间谱宽与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系,实验检测了它的温度特性.结果显示,随着温度的升高,该器件的传输谱发生红...     

复合式多点测量速度干涉仪光学系统设计

为满足爆炸冲击作用下物质界面的速度测量需求,设计了一种复合式多点测量的速度干涉仪。采用物方和像方双远心光路,将光纤阵列出射的照明激光定点投射到待测物面上,实现了针状滴注式照明,充分利用了照明激光能量,且保证了待测物面在运动过程中具有恒定的照度。成像系统像面采用末端为大芯径的锥形光纤接收信号光,既保证了物面运动过程中信号光与光纤的有效耦合,又保证了信号的单模输出,以便进入单模光纤马赫-曾德干涉仪进行差频干涉。采用具有微小楔角、沿直径方向镀矩形带状45°反射膜的反射镜,将照明光路与成像光路同轴,并校正了成像系统的大量像散。该干涉测量系统在物面运动10mm的行程中,物面滴注式照明照度保持恒定,像面光斑大小没有超出大芯径的光纤芯径。此光学系统能够满足爆炸冲击界面的大行程速度测量需求。     

高精度保偏光纤拍长测试

基于光相干域偏光测试技术,提出了一种高精度的保偏光纤拍长测试方法,实现了不同结构、不同尺寸保偏光纤的拍长测试。阐述了光相干域偏光测试技术原理并推导出测量方程;以迈克尔逊干涉仪为基础建立了测试系统并采用调制解调技术实现了信号的高精度检测。实验结果表明,系统的测量精度为0.01 mm。在此系统上进行了测试精度和重复性研究并对不同结构和尺寸的八种保偏光纤进行了实际测量,拍长测量精度和重复性均优于0.01 mm。     

面向直驱式风力发电机气隙检测用光纤传感器系统设计

设计了一种面向直驱式风力发电机气隙检测用的光纤传感器系统。首先,基于直驱式风力发电机气隙检测的需要,采用多模光纤原理对光纤束传感器探头进行了结构设计;进而,对光纤束传感器探头中接收光纤圈数,以及影响传感器特性参数的光纤纤芯半径r和入射光纤的数值孔径NA分别进行了仿真分析;然后,为了充分发挥整个系统的最高采集信号,在光纤探头的尾端进行了分束处理设计;最后,在实验室搭建了所设计的光纤传感器系统,并对其进行了静态标定。结果表明,该系统的量程范围可达8 mm,满足直驱式风力发电机气隙检测的需要。      

光学免疫传感器技术与应用

较为系统地介绍了光学免疫传感器技术及应用，给出了光学免疫传感器的传感器原理和分类方法，与传统的免疫传感器对照，介绍了光学免疫传感器的特点和优势所在。着重介绍了几种重要和常用的光学免疫传感器，夹层光纤传感器，位移光纤传感器，表面等离子体共振传感器、光栅生物传感器，法布里-波罗脱生物传感器，直接感应光纤生物传感器等，给出了它们的传感器结构和检测机理，以及它们在实际中的大量应用实例。最后介绍了光学免疫传感器的发展趋势。     

基于微分干涉原理的全光纤水下侦听技术

针对水下安防这个特殊领域,介绍了一种基于微分干涉原理的全光纤水下声音传感系统。系统光路采用改进的Sagnac结构,利用宽光谱光源,实现了以相位压缩原理为基础的微分干涉,相较传统干涉结构,本系统基于干涉光束共光路的特性,只响应振动等动态变化的物理量,自动屏蔽温度起伏等静态、准静态干扰因素,使其在保持传统光学干涉类传感器高灵敏性的同时,又克服了传统干涉类传感器不稳定的缺点。该系统的水下部分仅由光纤及其无源器件组成,适应水下长期工作环境。实验验证了该方法可行、有效。     

基于相位压缩原理的一种新型微分干涉仪

本文提出一种先进的微分式光纤干涉仪,充分利用了马赫-曾特尔光纤干涉仪和萨格纳克光纤干涉仪的共同优点,采用相位压缩原理,解决了普通双光束干涉仪线性范围窄的问题,对光纤双折射以及温度、振动等外界环境的干扰,有较好的抑制作用。     

基于强度调制的液体浓度检测系统

介绍了一种光纤传感器液体浓度实时检测系统，采用了5mW的激光二级管LD、光纤光电耦合器、U型敏感元件以覆PN结型光电二极管（PD）为主要的组成部件。光在U型敏感元件中传输时发生全反射，同时被测液体的浓度对光强进行调制，通过测量输出端电压的变化来测量液体浓度的变化。实验以食盐和蔗糖溶液为测量对象，精度可以达到0．05％，测量结果与理论分析十分相符。这个实验装置的显著优点是体积小、结构简单、测量范围宽，能够实现液体浓度的在线测量与生产的自动化。     

光纤干涉绝对测距技术

提出一种利用短扫描导轨实现１ｍ以上绝对距离测量的光纤干涉测距新方法：测系统由定位干涉仪和扫描干涉仪组成,定位干涉仪采用准光光源实现测量中的定位瞄准,扫描干涉仪完成距离的测量。