用于在线检测的紧凑型多测量模式干涉仪

光学干涉仪由于高精度、全口径、非接触特点在光学元件的检测中具有极其广泛的应用。针对光学元件加工在线检测需要,提出了一种紧凑型的多测量模式瞬态干涉仪。该系统可同时实现单波长激光干涉、多波长激光干涉以及LED干涉显微测量等多种工作模式,以分别满足不同动态范围宏观面形以及表面粗糙度等显微结构的干涉检测。针对在线检测应用中复杂的环境振动影响,系统采用偏振相机来实现瞬态的偏振移相波前检测。为验证系统方案的可行性,对测量系统的主要误差因素进行了分析,并对不同工作模式下的金刚石车削机床在线检测结果与Zygo激光干涉仪和Zygo光学轮廓仪进行了比对实验,同时也利用多波长技术对自由曲面进行了在线检测。结果表明该系统可实现高精度的多测量模式,并且还可以满足大动态范围波前测量要求。该系统结构紧凑,整体尺寸仅为195 mm×160 mm×65 mm,极其适合车削机床的在线安装及检测。同时系统基于瞬态波前检测,具有对环境扰动不敏感的特点,在机床对中工具在线调整以及加工元件等在线检测中具有广泛的应用前景。     

超紧凑全光纤马赫-曾德尔干涉仪及其应变特性研究

设计了一种由封闭在光纤内的纺锤型空气腔和其周围的SiO2构成的三明治结构全光纤马赫-曾德尔干涉仪,并将其用于应变传感.纺锤型空气腔利用光子晶体光纤和普通单模光纤熔接后再拉锥形成.由于干涉仪的两个干涉臂介质为空气和SiO2,因此超短的干涉臂长使光传输损耗大大降低,构成了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪.该干涉仪用于应变传感可大大减小弯曲带来的串扰,提高系统的稳定性.建立了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪模型,基于FDTD算法对干涉仪输出的干涉条纹以及各部分的电场分布进行了仿真,得到了应变传感器干涉条纹波谷波长与应变的关系,为设计制作超紧凑全光纤马赫-曾德尔应变传感器提供了理论依据.     

基于全固光子带隙光纤的传感器的特性研究

为了实现对基于全固光子带隙光纤（AS-PBF）的传感器的特性研究,采用了双锥型模式干涉仪的结构,使用熔接机在一根AS-PBF上间隔一段距离制作两个锥形光纤,制备出一种基于双锥型模式干涉的特种光纤传感器。与传统单模光纤或折射率传导的光子晶体不同,AS-PBF的纤芯有效折射率较低,而包层有效折射率较高。通过理论分析和实验验证,测量研究了这种光纤结构对温度和轴向应力的响应。实验结果表明,温度灵敏度和轴向应力灵敏度分别为~63pm/oC和~-1.74nm/ N。与长周期光栅、布拉格光栅相比,基于全固带隙光纤的双锥型模式干涉传感器具有制备简单、结构紧凑等优势,在光纤传感领域具有广泛的应用前景。     

半导体激光泵浦的掺铒光纤可见荧光实验研究

本文运用0.8μm半导体激光泵浦掺铒光纤获得了在0.460μm和0.546μm两波长的荧光,给出了光谱测试图及泵浦功率与可见荧光输出的关系曲线。这一装置具有制作紧凑而实用的荧光光纤光源的潜力,并可用作光纤陀螺,白光干涉仪的低相干度光源。     

飞秒激光加工的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

介绍了一种利用波长为800 nm的飞秒激光脉冲在普通单模光纤(SMF)上刻蚀出微型光纤法布里-珀罗干涉(MEFPI)传感器的方法。该方法通过计算机控制就可以进行任意腔长的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的制作。实验研究了光纤法布里-珀罗传感器的应变和温度特性,结果表明,在0~350με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.006 nm/με,线性度达99.69%;在20~100℃的温度范围内,该光纤法布里-珀罗传感器具有较小的负温度特性,干涉条纹往短波方向漂移了0.15 nm。作为全光纤传感器件,该类型传感器重复性高,成本低廉,易于批量加工,在光传感领域具有较大的潜在应用价值。     

Widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode erbium doped fiber laser

A simple widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode (SLM) erbium doped fiber laser (EDFL) based on cascaded fiber Bragg gratings (FBGs) and birefringent fiber filter is proposed and demonstrated. Experimental results show that the lasing wavelength spacing is widely tunable in a range from 2 nm to 18 nm, which has potential to generate frequency tunable terahertz (THz) waves by beating the lasing dual-wavelength in a high speed photodetector. The birefringent fiber filter acts as an ultra-narrow bandpass filter and benefits the simultaneous oscillation of dual-wavelength in a single laser cavity. The output peak power of the lasing dual-wavelength is approximately equalized at room temperature, and a high optical signal-to-noise ratio (OSNR) is realized in the whole tuning range. The SLM operation of dual-wavelength fiber laser is verified by Fabry–Perot (F–P) scanning interferometer, and the clear eye diagram proves that the proposed fiber laser is effective in the application of fiber optic communication system.     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

多模光纤速度干涉仪的研究

针对传统的全单模光纤速度干涉仪在进行爆炸冲击试验中，前端的单模准直器难以有效的收集高速运动的物体的漫反射光，提出了全多模光纤速度干涉仪的装置，利用超辐射发光二极管取代传统速度干涉仪光源，初步验证了全多模速度干涉仪的可能性。主要阐述了全多模速度干涉仪的原理和结构，并将其与全单模速度干涉仪在喇叭振动速度的试验中进行比较，取得了一致的结果，验证了其测量速度的可能性。     

基于游标效应的高灵敏光纤温度和应变传感器

提出一种基于光纤Sagnac干涉仪(FSI)和偏振模干涉仪(PMI)级联结构的高灵敏光纤温度和应变传感器。FSI作为参考干涉仪,是将对温度、应变、弯曲及扭转不敏感的椭圆芯保偏光纤(ECPMF)引入到Sagnac环内制得的。PMI作为传感干涉仪,是对光纤起偏器与末端端面镀金的熊猫型保偏光纤(PMF)的快轴/慢轴以45°角进行熔接制得的。参考干涉仪的自由光谱区(FSR)易被调整为接近传感干涉仪的FSR,从而产生光学游标效应,实现灵敏度放大。实验结果表明:所设计的级联传感器的温度灵敏度达15.56 nm/℃,是单个PMI的11.12倍;应变灵敏度达154.04 pm/με,是单个PMI的11.81倍。所设计的传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点,在航空航天、工业生产等领域中具有广阔的应用前景。     

全光纤迈克尔逊-萨尼克干涉仪型梳状滤波器实验研究

提出用3dB耦合器和光纤环镜制作了一种全光纤迈克尔逊-萨尼克型光学梳状滤波器，其信道间隔为50GHz。实验研究了其电调谐特性及干涉臂的扭转对其输出特性的影响。对全光纤迈克尔逊-萨尼克型梳状滤波器与马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器的性能优劣进行了分析比较，其结果可以为今后该器件的制作及关键技术的解决提供参考。     

全光纤干涉系统用于光纤长度测量实验

利用全光纤干涉系统 ,提出了光纤长度测量的新方法 ,与传统的光纤长度测量方法—时域反射 (OTDR)法相比 ,该方法完全消除了OTDR的盲区。通过实验 ,验证了该方法的可靠性和理论分析的正确性。     

Noise properties of stabilized single-mode lasers in fiber interferometers

A compact fiber interferometer is used to stabilize the frequency fluctuations of GaAlAs laser. The properties of the laser are determined before and after stabilization. The application of this technique to conventional interferometer demodulation schemes is discussed.     

High-Temperature Sensing Using Miniaturized Fiber In-Line Mach–Zehnder Interferometer

A miniaturized single fiber in-line Mach-Zehnder interferometer is proposed for high-temperature sensing. The interferometer has a microcavity in one of its arms, formed by removing part of the fiber core and cladding, while the other arm remains in the fiber core. Because the fiber core exhibits a temperature coefficient of refractive index which is different from that of air, the interferometer is sensitive to temperature variation. The microcavity structured interferometer also has excellent sustainability to high temperatures up to 1100°C . The system is compact, reliable and can detect the temperature at precise location.     

基于铒镱共掺光纤光栅的M-Z干涉型全光开关

提出了基于铒镱共掺光纤光栅的马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪结构的光控光开关,干涉仪的一臂为铒镱共掺光纤,另一臂为铒镱共掺光纤光栅.通过泵浦光来抽运铒镱共掺光纤从而调节两个臂信号光的相位差,引起干涉的变化,从而实现了光开关的作用.实验上在10 mW的泵浦功率水平下,实现了消光比为8 dB的全光开关.     

光纤干涉仪输入光偏振态反馈控制理论分析

具有较大非平衡长度的光纤Mach-Zehnder干涉仪解调DFB激光器传感信号时,存在着偏振衰落现象,为了解决这一问题,提出了一种对干涉仪输入光偏振态进行反馈控制的方案,论述了具有反馈控制功能的干涉仪信号解调系统,推导了反馈控制系统的控制信号与干涉仪条纹可见度之间的关系式,分析了该系统在不同光信号输入情况下的工作状况,从理论上证明了利用该系统可在一定条件下使干涉仪的条纹可见度稳定在1附近,论证了该方案消除干涉仪解调传感信号时偏振衰落现象的可行性。     

基于乙醇灌注边孔光纤的Sagnac干涉型温度传感器

提出并研究了一种基于乙醇灌注边孔光纤(SHF)的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤,其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中,利用乙醇的折射率随温度的变化,改变边孔光纤的双折射系数,使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移,从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20℃～80℃的温度变化范围内灵敏度为86.8pm/℃,为普通光纤布拉格光栅(FBG)传感器的8倍。     

输入光偏振态对光纤干涉仪条纹可见度的影响

文章分析了输入光偏振态对光纤Mach2Zehnder干涉仪条纹可见度和相位的影响,并通过实验进行验证。实验中,在干涉仪一干涉臂加入PZT相位调制器,通过示波器直接观测输入光偏振态对干涉仪输出光强波形的影响,并对输出波形变化进行了理论分析,验证了输入光偏振态对干涉仪可见度、相位的影响。     

非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论，通过详细的推导，得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式，分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系，提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

Performance of Polarizers and Coupler in an All Polarization Maintaining Fiber Interferometer

It is given mathematical models and analyze the performance of polarizers and coupler in an all polarization maintaining fiber (PMF) Michelson interferometer. The optical coherent signal to noise ratio (CSNR) of the interferometer is calculated by means of the Jones matrix with cross coupling matrix elements.