偏振态调制的偏振无关的干涉型光纤传感器

针对低双折射光纤双束干涉型传感器两壁偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型干涉型光纤传感器的消偏振衰落方案。通过在光纤干涉仪的任何一臂加对光波偏振态适当的高频调制,在输出端高频滤波后,可以消除仪两壁偏振态的随机变化的影响,获得干涉信号可见度为0.707的稳定输出,从而实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

偏振无关Michelson光纤干涉仪的可见度

利用传输矩阵方法,对偏振无关Michelson光纤干涉仪可见度进行理论分析,给出相应的数学表达式,并对可见度的限制因素进行了系统分析,为高可见度偏振无关Michelson光纤干涉仪以及高灵敏度干涉型光纤传感器的设计和制作提供了理论依据.     

基于法拉第旋转镜的Michelson干涉仪偏振相位噪声研究

在理论上研究了由法拉第旋转镜构成的Michelson干涉仪的偏振特性,推导出Michelson干涉仪的偏振引入相位噪声与法拉第旋转镜旋转角偏差的关系式.理论分析法拉第旋转角有偏差时,引导光纤中的偏振态扰动(偏振噪声)会在干涉仪中引入相位噪声,该相位噪声水平与引导光纤中的偏振噪声水平和干涉仪输入光的偏振态有关.并且当法拉第旋转角偏差±2°时,可估算偏振引入的相位噪声与引导光纤中偏振噪声的幅度比值低于2×10-3;在多波长复用系统中,若法拉第旋转角偏差±5°,该幅度比值仍低于1.5×10-2.实验中观察到该幅度比值低于2.5×10-2,并发现输入光偏振态变化并不引起干涉仪相位噪声的变化,由此可知由法拉第旋转角偏差引入的相位噪声符合理论估算的量级,得到了很好的抑制.     

基于Sagnac干涉仪的新型声源定位光纤传感器

利用法拉第旋转镜（FRM）把Sagnac光纤干涉仪的环形光纤臂改成单臂直线结构的新型零程差干涉仪，克服了传统Sagnac光纤干涉仪结构上的缺点。另外，FRM作为偏振补偿器解决了偏振诱导信号衰弱问题。对该装置进行了理论分析，并以管道的泄漏声为例进行了实验研究，实验结果与理论分析相吻合，定位误差小于1％，表明该装置可以实现宽频声信号源的定位。     

双Mach-Zehnder光纤干涉仪中的模拟退火偏振控制算法

基于双Mach-Zehnder光纤干涉仪的分布式光纤油气管道安全检测及预警系统运行时,由于光纤等效双折射和输入偏振态扰动的影响,常出现相位偏移而导致用于报警定位的两路检测信号相关性下降而产生定位误差。本文提出基于双臂检测信号相关系数的模拟退火算法对输入偏振态进行实时控制,在系统信号相关性恶化时,通过反馈控制改变输入偏振态以恢复信号的良好相关性。现场实验表明,基于双臂检测信号相关系数的模拟退火偏振控制算法,可快速寻找到偏振态最优点,使检测信号维持良好的相关性;相较采用偏振控制之前,系统的工作稳定性得到了明显提高。     

偏振无关光纤迈克耳孙干涉型磁场传感器研究

采用琼斯矩阵法分析了法拉第旋转镜消除偏振诱导信号衰落的原理,阐述了基于磁致伸缩的光纤迈克耳孙干涉型磁场传感器基本原理。利用闭环控制工作点的方法,稳定了磁场传感器系统的工作点,然后对该系统进行了检测。结果表明,磁场传感器系统具有良好的稳定性,当外界磁场较小时,输出与外界磁场大小呈线性关系,在幅度为4000nT的交流磁场调制下,相位灵敏度可达1．4×10-3rad／nT,最小可测磁场达0．57nT。     

双光束干涉型光纤传感器抗偏振消衰落技术

对干涉型光纤传感器中光波偏振态的随机变化导致待检测信号衰落的原理进行了理论分析,系统地总结了目前国内外关于双光束干涉型光纤传感器抗偏振消衰落措施的最新研究成果。     

光纤Michelson干涉仪系统的研究

文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的结构.阐述了光纤偏振控制器结构、工作原理以及其对光纤Michelson干涉仪系统传感臂偏振态的控制.同时,给出了光纤Michelson干涉仪系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素.最后,文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的应用.     

激光型光纤电流传感器频率的零漂

激光型光纤电流传感器输出的读数是频率之差。首先从理论上分析了无外加电流时频差在零频附近的漂动,分析了法拉第旋转镜(FRM)旋转角偏离90°引起的频率零漂,并指出这是零漂随温度变化的主要原因,提出了克服零漂的具体措施。实验证明了上述分析的正确性和这些措施的有效性,使这种光纤电流传感器在实用化道路上前进了关键的一步。     

光纤Mach-Zehnder干涉仪系统的研究

介绍了光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉仪系统的结构,阐述了该系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素,分析了光纤耦合器的交叉耦合和PZT的作用,描述了光纤偏振控制器的结构、工作原理及其对光纤Mach-Zehnder干涉仪系统传感臂偏振态的控制,最后介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪系统的应用。     

输入偏振态控制的光纤传感器复用系统的研究

提出了在干涉型光纤传感器复用系统中将各传感器的最佳输入偏振态反馈控制信息叠加用于复用系统最佳输入偏振态控制的方案,并对复用系统中各单元最佳输入偏振态的较差分布时的控制效果进行了理论分析。对达到这一较差分布的概率进行了计算。研究表明,该方案简单可行。经过信号处理能使各个光纤传感器在降低信噪比的情况下使干涉仪的输出信号的可见度为1,人而消除了复用系统中各单元的偏振衰落。     

干涉型光纤传感器阵列消PIF技术的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型消偏振方式,它可以在可见度略有下降的情况下,较好地消除偏振态变化引起的信号可见度的随机变化。该方案是通过相互正交的两个偏振态来补偿由于其中一个偏振态变化导致的干涉信号衰落。通过自动增益控制电路可以使传感信号稳定,能够在信噪比有所下降的情况下消除偏振衰落的影响,实现了干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

偏振式光纤传感器稳定性的探讨

从光纤的模式耦合特性出发对偏振式光纤传感器的稳定性进行了探讨。     

光纤法珀传感器解调系统的设计

光纤法珀传感器具有测量精度高、动态范围大、可单端检测等优点。针对白光干涉型法珀传感器，设计了一种基于体光栅的光纤传感器解调系统。该系统采用高性能体光栅和线阵CCD阵列实现了光谱的采集，并结合高性能数据采集卡和PC机进行信号的处理和输出。测试结果表明该解调系统的温度测量精度在±1℃以上。     

基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器

报道了基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器研究结果.采用全保偏光纤干涉仪结构消除了偏振不稳定性,运用相位载波调制解调信号处理技术消除相位随机漂移引起的干涉信号衰落的影响,实现了对声信号的稳定检测和光纤水听器探头的全光纤化.实验测得在20～1 600 Hz频段,光纤水听器的相位灵敏度约为-162.5 dB,灵敏度的起伏为±0.7 dB,500 Hz单频点的灵敏度变化小于0.1 dB.     

光纤法珀传感器解调系统的设计

光纤法珀传感器具有测量精度高、动态范围大、可单端检测等优点。针对白光干涉型法珀传感器,设计了一种基于体光栅的光纤传感器解调系统。该系统采用高性能体光栅和线阵CCD阵列实现了光谱的采集,并结合高性能数据采集卡和PC机进行信号的处理和输出。测试结果表明该解调系统的温度测量精度在±1℃以上。     

窄带激光器调谐的光纤光栅波长移位解调

提出了一种窄带激光器程控调谐扫描的波长检测方案,运用LabVIEW虚拟仪器工作平台实现了窄带激光器的程控调谐扫描及波长检测信号处理.在温度传感应用的实验表明,该系统的温度-波长检测灵敏度为0.01nm/℃,测得光栅温度灵敏度系数为6.3×10-6/℃,系统的温度检测分辨率高于0.2℃,对应的波长分辨率优于2pm.     

双M-Z型光纤微振动传感器光波随机偏振分析

对应用于分布式微振动传感的双M-Z型光纤传感器进行偏振分析,阐明光波偏振态随机变化导致时间差振动定位方法失效的原因。分析表明,光波偏振态随机变化引起两干涉输出的幅值波动,同时在两干涉输出间引入取值范围是-π~π的相位差,可使双M-Z型光纤传感器处于两个不同的工作点,造成同一相位调制产生两个不相关的干涉输出,导致基于信号相关的时间差振动定位方法失效。光路实验验证了理论分析的结果。     

基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统原理研究

根据基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统的结构,分析了解调系统的解调原理,并给出了仿真结果.得出当光楔厚度与法-珀传感器腔长相等时,其输出光强最大.通过实验结果与仿真结果的比较,说明基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统在原理上是正确的.     

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。