基于微波光子滤波器光纤端面反射率特性的火焰传感研究

利用微波光子滤波器(microwave photon filter, MPF)光纤端面反射率随温度场的变化导致光纤端面反射率发生改变的原理,研究了火焰传感系统的相关特性。采用迈克尔逊结构干涉仪构成的MPF,微波光子信号在经过2km光纤后,其光纤端面受到火焰的影响反射率发生变化,研究其变化特性与火焰之间的关系。对置于火焰中的部分传感光纤端面进行燃烧,光反射的信号幅度会因为火焰变化发生改变。该系统使用16 d Bm输出功率的非相干光源,将159.63～159.80 kHz、4 V(峰-峰值)幅度的微波信号调制于光载波上,形成微波光子信号。在传感臂光纤端面施加外焰和内焰,测量射频强度的变化,从而获取火焰传感信息。施加外焰射频强度最小值平均值变化量达到0.460 3dB;最大值平均值变化量达到0.578 7 dB,加入内焰射频强度最小值平均值变化量达到5.818 9 dB;最大值平均值变化量达到6.600 2 dB。实验验证得该系统对于火焰具有较好的传感性能。     

基于微波光子滤波器的传感系统综述

介绍了微波光子(microwave photonics, MWP)滤波器应用于光传感的基本原理。对一些重点的实验结构,从光源、干涉仪的组成、检测方法等几个方面进行了介绍和对比,并根据MWP滤波器干涉仪结构的不同分别简述了有限脉冲响应型和无限脉冲响应型MWP滤波器应用于光传感领域的研究进展及发展趋势。     

结合光电振荡器的高精度光纤轴向应变传感研究

该文提出了利用普通单模光纤作为传感头的结合光电振荡器(OEO)的高精度光纤轴向应变传感系统.通过放大自发辐射宽谱光源(ASE)、双输出马赫曾德尔电光强度调制器(DOMZM)和两段长度不一致的光纤构成的马赫曾德尔(M-Z)干涉仪,形成单通带微波光子滤波器,实现OEO腔内的选模.对M-Z干涉仪任意一臂的光纤施加轴向应变,改...     

新型微带交叉耦合环微波带通滤波器

设计了一种新型交叉耦合结构带通滤波器,采用了凹槽环形式谐振器,使得获得同样的耦合系数新型结构相邻两环间的距离明显减小,因此这种滤波器具有小型化的优点。通过在传输函数中引入了两个传输零点,使得此种结构的滤波器具有更高的品质因数。利用电磁软件CST的分析给出了此种结构的耦合系数的结构参数,设计了一个工作在X波段的该结构带通滤波器,尺寸为5.9 mm×5.9 mm,带外抑制为25 dB以上,带内插损为3.2 dB,最后的实验结果与仿真曲线一致性较好。     

一种圆波导TE01模HPM滤波器

设计了一种基于环形波导耦合结构的圆波导TE₀₁模高功率微波(High-Power Microwave, HPM)滤波器，主要由圆波导半波长谐振器以及半径更大的圆波导耦合窗组成。根据耦合谐振理论得出目标TE₀₁模滤波器的外部Q值以及谐振腔之间的耦合系数，再根据波导结构尺寸和谐振频率、耦合系数、外部Q值三者之间的映射关系得到滤波器尺寸初值，仿真优化确定最终滤波器尺寸，有效提高了圆波导高次模滤波器的设计速度。设计了一款工作频率在9.4～9.7 GHz的TE₀₁模滤波器，并进行数值模拟实验，结果表明，采用164 mm直径圆波导实现的TE₀₁模圆波导HPM滤波器具有3.56 GW的功率容量。     

基于平行耦合线和开路枝节的小型带通滤波器设计

为了解决耦合线滤波器谐波抑制问题,提出了一种新的结构简单的平行耦合线带通滤波器.该滤波器由平行耦合线和开路枝节组成.首先基于耦合线带通滤波器的等效电路图,通过奇偶模理论得到设计方程,并设计了带通滤波器;分析了滤波器特性与电参数之间的关系;通过仿真优化得到了滤波器的物理尺寸;制备并测试了滤波器的S参数,仿真结果和测试结果基本一致.该滤波器具有结构简单、面积小等优点,并通过引入传输零点实现了较宽的阻带抑制和较好的选择性.     

改良的交指型带通滤波器

简要介绍了滤波器的耦合方式和提高带外抑制的传统方法,通过改变普通切比雪夫滤波器的耦合结构,用不同于传统的方法同样达到了提高带外抑制的目的.用Ansoft HFSS软件设计8860MHz切比雪夫滤波器实例,通过比较采用传统法和新方法的两个模型的仿真曲线,验证了设计的可行性.     

光WDM系统用Mach Zehnder型滤波器新结构研究

提出了一种马赫曾德型（简记为ＭＺ型）滤波器的级联的新结构,即让各个ＭＺ型滤波器的耦合长度符合二项式分布,以降低滤波器的旁瓣电平,同时在ＭＺ干涉计的短臂上引入一个共振环,改进了滤波器的过渡带和通带特性,理论设计和计算机模拟表明,这种新型滤波器具有理想的带通特性,可用于光ＷＤＭ系统中。     

易加工开口环高温超导线性相位滤波器

基于常规正方形结构开口环谐振器制作线性相位滤波器时,耦合缝太窄而不适合常规光刻工艺的加工,研究了高温超导开口环谐振器间的混合耦合,提出了适合常规光刻工艺加工的改进结构,并利用这种结构研究了一中心频率在1 750 MHz,带宽为80 MHz的高温超导六级线性相位滤波器。     

混合腔间耦合及其在大功率滤波器中的应用

该文在简要介绍微波谐振腔间耦合结构及其适用范围的基础上,集中讨论了一种用于大功率紧耦合谐振腔滤波器的混合腔间耦合结构。该结构由相邻腔间耦合窗和跨腔耦合环组成。经研究发现该结构能在紧耦合的指标下,减小耦合窗的尺寸同时提高单腔无载Q值;且在耦合窗固定情况下能在对通带特性影响较小的同时实现腔间耦合度的调整。研究结果对于大功率微波滤波器设计具有一定参考价值。     

基于光子晶体光纤的布里渊光纤激光器

为提高普通布里渊激光器的输出功率和激光效率，提出一种基于小纤芯光子晶体光纤(PCF)的环形腔布里渊光纤激光器.在环路中加入了掺铒光纤放大器和光滤波器，抵消了光纤环路的损耗，削减了掺铒光纤的受激辐射.实验结果表明，应用该激光器只需25 m的小纤芯PCF就可实现稳定的布里渊激光输出，并且输出激光的主要能量来源是环中的掺铒光纤放大器.与普通单模光纤相比，小纤芯PCF具有非线性效应强、布里渊增益大的特点，适合作为布里渊光纤激光器的增益介质.     

一种新型的光纤谐振环辅助MZI型高Q滤波器

针对密集波分复用系统中,对特定波长光信号进行精确选择与提取的需求,本文将光纤谐振环与马赫-曾德尔干涉仪相结合,设计出一种新型的光学滤波器。采用信号流程图理论和光纤谐振环理论推导出滤波器输出端的传递函数,并进行模拟分析。仿真结果表明:通过引入光纤谐振环的反馈调节机制、优化滤波器结构中的耦合系数,在滤波器输出端获得顶部平坦、通带形状接近方形、品质因子达到2.815×103的输出光谱。与其他类型的光纤环辅助MZI滤波器相比,本文提出的新型光纤环辅助MZI滤波器能够获得更大的品质因子,可以在密集波分复用系统中发挥更好地选频滤波功能。     

侧面级联耦合器对连续光纤激光器的影响

为了研究侧面级联耦合器对光纤激光器的影响,对自主研制的(1+1)×1侧面泵浦耦合器,以及某商品化的(2+1)×1耦合器进行了研究.实验中分别测试了2种耦合器的耦合效率,泵浦光传输损耗,以及信号光泄露等参数,然后用2种结构的耦合器分别搭建了光纤激光器.在耦合器为(1+1)×1结构的激光器中,注入975 nm泵浦功率444 W时,1 080 nm激光功率输出344 W,光-光转换效率77%;在耦合器为(2+1)×1结构的光纤激光器中,当975 nm泵浦功率注入444 W时,1 080 nm激光功率输出260 W,激光器的光-光转换效率59%.对比2种结构的激光器可以看出:对于目前商用的(2+1)×1耦合器来说,由于传输损耗比较大,很难实现级联结构,而实验室自主研制的侧面耦合器能够实现5个级联.     

基于光纤光栅选频的近单频输出环形腔光纤激光器设计与仿真

近单频光纤激光在相干合成、光通信、激光测量及光谱分析等领域具有独特的优势。目前，采用环形腔光纤激光器实现近单频输出被科研工作者们广泛关注。环形腔光纤激光器中主要使用可调谐光纤光栅滤波器、可调谐带通滤波器、可调谐法布里-珀罗（F-P）滤波器以及可饱和吸收体等实现更好的近单频输出，输出激光的光谱受到滤波器带宽以及环形腔数量的影响。因此，基于光纤光栅选频，使用Optisystem软件进行仿真，通过改变环形腔数量和光纤光栅的3 dB带宽，得到了边模抑制比为88.20 dBm的近单频激光输出。     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

光子晶体与单模光纤熔接对超连续谱展宽的影响

针对光子晶体光纤之间直接熔接损耗较大的问题.文中采用纳秒激光器作为泵浦源,通过光子晶体光纤与单模光纤HI-1060低损耗熔接的方法,研究了超连续谱的展宽过程,分析了超连续谱的产生机理.实验结果表明：泵浦源在重复频率为150kHz、泵浦功率为2.2W时,利用20m的光子晶体光纤与1m的单模光纤的熔接实现了输出功率为0.48W、光谱范围超过1100nm的超连续谱输出.     

利用光子晶体光纤产生光孤子压缩态

利用强度相关的自相位调制效应从实验中得到了光孤子幅度压缩态.实验装置主要部分为非对称的Sagnac干涉仪,光脉冲通过PC/FC接头连接到分光比为90:10的耦合器,耦合器与40m长的光子晶体光纤形成干涉环.在合适的输入功率下,干涉仪的输出端可以得到光孤子幅度压缩态.利用零拍平衡探测系统对光孤子幅度压缩态进行了检测,检测部分包括50/50分束器、2个低噪声光电探测器和1个加减法器与频谱分析仪.测得输入Sagnac环和输出Sagnac环光强分布曲线,以及以散粒噪声为基准的信号噪声的相对曲线,计算产生的光孤子振幅压缩态压缩率为1.6 dB.实验数据分析表明,选择合适的光子晶体光纤,能进一步增大压缩率.     

L-band可调谐掺铒光纤环形激光器的研究

提出一种新颖高效的L带波长可调谐掺铒光纤激光器,激光器采用环形结构,腔内利用两段掺铒光纤和一个光线光栅以提高泵浦效率。同时应用了基于光纤环形镜的可调谐滤波器作为腔内波长选择器和线宽压缩器。实验获得的激光输出可调谐范围达42 nm,输出功率超过1 mW,功率均匀度控制在1.75 dB以内,边模抑制比大于40 dB。     

Novel manufacturing method of optical fiber coupler

Based on the coupling mode theory that the coupling ratio of fiber coupler changes periodically with center distance of two optical fibers, a novel manufacturing method of optical fiber couplers was developed with fused biconical taper experimental system. Its fabrication process is that the fiber is fused but not stretched when light begins to split, and the reduction of diameter of fiber is dependent on the theological characteristic of the fused fiberglass. The performance of the coupler was tested. The results show that the performance of the novel optical fiber coupler meets the performance expectations, and its diameter of coupling region （about 30 μm） is twice as long as that of classical fused biconical taper coupler （about 16 μm）, so the default, that is, the device is easy to fracture, is restrained and the reliability is greatly improved.