基于靶式和悬臂梁的FBG流量/温度同时测量研究

提出一种基于靶式结构和悬臂梁结合的新型流量/温度同时测量的光纤Bragg光栅(FBG)传感器。当流体流过传感器,流速的变化引起圆形靶产生应变,应变传递到等强度悬臂梁1上,进而引起粘贴其上的FBG1波长发生改变,而粘贴在悬臂梁2上的FBG2波长不发生改变;流体温度发生变化会引起FBG1、FBG2波长同时发生改变,且波长改变相同;通过测量两光栅的波长,得到流体的流量和温度。在水和蓖麻油实验得到:传感器的流量测量范围分别是400～2200cm3/s和700～1800cm3/s,温度测量范围是0～100℃。     

融入防火功能的无源接入网

提出一种融入防火功能的无源光接入网架构.该架构利用中心波长一致的低反射率先纤布拉格光栅(FBG)作为温度传感器,将温度传感信号融入现有的以太无源光网络(EPON)商用系统中(不改变EPON构架),并使用光时域反射计(OTDR)技术定位温度升高的FBG.该架构对通信信号的光功率和畸变几乎没有影响且构架中多个FBG温度传感...     

光纤布拉格光栅在骨骼形变监测中的应用

针对传统骨骼形变监测技术中存在的传感器尺寸较大,易受电磁干扰,不易实现体内长期监测等不足,采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)作为骨骼形变监测的实现原理及应用方式.基于FBG应力传感原理,将不同中心波长的FBG粘贴于清理干净的肋骨上进行载荷实验,随后将采集的布拉格波长换算成形变,实时显示骨骼受载荷时的形变趋势.实验采用在多点粘贴FBG的方式,避免了温度、应变交叉传感的问题.实验表明,粘贴在猪肋骨上的FBG的波长变化与该位置受力产生的弯曲形变具有明显的线性对应关系,光纤光栅谱峰漂移随骨骼挠度变化的灵敏度可达39.005 25pm/mm.实验结果对发展微型、实时、集成骨骼健康监控具有一定的参考意义.     

基于遗传粒子群算法的FBG传感网重叠光谱的解调研究

由于光源带宽有一定的范围,当光纤布拉格光栅(FBG)传感器的数量使用过多时会发生光谱重叠现象,所以会造成反射光谱的中心波长识别困难。为解决光谱重叠问题,通过利用光谱形状复用技术构造重叠光谱,并根据遗传算法和粒子群算法的特点,将二者进行结合形成了遗传粒子群混合算法,用于改进识别反射光谱的中心波长的收敛速度和精度。通过仿真实验结果可知,当FBG传感器的反射光谱发生重叠时,遗传粒子群混合算法可以实现对重叠光谱中心波长的识别,且识别误差范围在5 pm之内。该方法为解决因光源带宽而限制FBG传感器的使用数量提供了一种可行方案。     

光纤Bragg光栅全光调谐滤波器

针对非线性特性对光纤布拉格光栅禁带的影响进行了研究;对光栅在非线性作用下所呈现的Bragg波长偏移特性作了理论分析。仿真结果表明,随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。基于此原理提出了一种新的全光可调谐滤波方案,并对不同光栅参数下的输出波形和反射谱特性进行了比较。该方案通过控制光实现了对光纤布拉格光栅固有波长的调节,从而实现了全光可调谐滤波,仿真结果表明脉冲形状保持良好。     

超长距离光纤布拉格光栅传感系统

提出了基于可调激光器和声光脉冲调制的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统,同时利用掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大相结合的放大方案大幅度提高了光纤布拉格光栅传感系统的传输距离,达到了300 km的超长距离传感.该系统通过前端的EDFA和末端的拉曼泵浦光源来补偿光纤布拉格光栅反射的光功率.系统在低于275 km长度时获得...     

基于光纤Bragg光栅的悬臂梁式力检测系统

采用毛细金属管对光纤光栅进行了封装,设计了一种悬臂梁式光纤布拉格光栅力检测装置,对光纤光栅的温度和力传感性能进行了实验研究,分析了基于悬臂梁的双光纤Bragg光栅的力灵敏度。结果表明:毛细金属管能够对光纤光栅提供较好的保护,封装后其温度和力传感性能稳定,温度灵敏度为11. 1 pm/℃,力灵敏度为0. 891pm/N,而在悬臂梁上正反面粘贴两个相同的FBG能够进行温度补偿的同时,使力灵敏度提高两倍。     

基于硅纳米线检测的微加速度计设计与噪声分析

利用硅纳米线压阻系数比压敏电阻压阻系数高的特性,设计了一种基于硅纳米线的加速度计.首先对硅纳米线微加速度计结构参数进行了设计,利用ANSYS软件对微加速度计结构进行静态分析;其次利用COMSOL对硅纳米线压阻系数进行了仿真计算;最后对其总灵敏度进行计算,并对微加速度计的噪声进行了分析计算.仿真结果表明,该款硅纳米线微加速度计的理论灵敏度达到35.09 mV/g,带宽为5 784Hz,噪声为4.7μg/(Hz)(1/2).     

交替温度对FBG性能蜕化的影响机理及试验研究

纤芯折射率调制深度是影响布拉格光纤光栅(FBG)蜕化的唯一参数,仿真分析了折射率调制深度对反射谱峰值、过零带宽的影响。利用能级跃迁理论揭示了环境冲击引起势阱电子溢出,进而引起折射率调制深度减小的FBG性能蜕化连环影响机理。设计了试验系统,利用高低温循环试验分别对4个不同应变工况下的FBG进行加速蜕化作用。实验结果表明:温度循环交替冲击会使FBG产生较快的蜕化现象;在各个蜕化阶段,应变越大的FBG蜕化效应愈明显,施加应变为1 500με的FBG在1 000个交变循环后,反射光谱几乎就难以识别,失去传感能力。     

长周期光纤光栅解调的FBG温度传感系统

长周期光纤光栅是特定波长范围内的线性滤波器件,该文设计了长周期光纤光栅解调的布拉格光纤光栅温度传感系统。在布拉格温度传感器中,布拉格光纤光栅的反射波中心波长随温度的改变会引起一定程度的漂移,设计布拉格光纤光栅的波长变化在长周期光纤光栅的线性吸收区域,可以使长周期光纤光栅对布拉格光纤光栅的反射波长的吸收随波长而改变,随后使用光电传感器可以得到电信号与温度信号的相对应关系,从而把温度信号转换成了电信号。对该系统的测试及仿真结果证明,该系统有很好的温度检测功能。     

抗干扰的光纤光栅边缘滤波解调技术研究

针对传统的光纤光栅边缘滤波解调系统中需使用双光功率计接收信号,而光功率计各自噪声的随机性,导致光功率计的噪声干扰无法消除的问题,利用光开关在光电接收处只使用单光功率计,达到解调并消除噪声干扰的目的,最终提高光纤光栅边缘滤波解调技术的抗噪声干扰能力。将该改进应用到悬臂梁拉力测试实验中,抗噪声干扰效果显著,可以避免使用复杂的波长解调设备,结构简单,有望在工程实践中获得实际应用。     

色散线性度可调的大啁啾FBG色散补偿器

针对传统大啁啾FBG色散补偿技术中色散曲线线性度难以控制的问题,分析了相对啁啾系数比值与色散线性度之间的关系,依此提出一种基于大啁啾FBG的中继色散补偿器设计方案.该补偿器通过调节一阶和二阶啁啾系数的比值,实现色散曲线线性度可调的功能,且具有补偿带宽范围大、适合WDM系统远程中继补偿的特点.将该设计作为中继补偿器配置在500 km、8通道WDM系统中进行模拟实验,论证了该补偿器的效果.     

FBG反射谱展宽效应在轨道传感器中的应用研究

实验验证了光纤Bragg光栅(FBG)在非均匀应力下的反射谱展宽效应,并将这种展宽效应应用于轨道列车轮重、位置和轴数的监测。将FBG传感器置于铁轨特定位置,当受非均匀应力时,列车轮重的增加会引起FBG反射谱展宽,反映为检测光强增大。利用模型验证了FBG反射谱分别在温度、均匀应力及非均匀应力下的变化,根据有限元分析模拟铁轨模型的应变分布,进而通过模型实验和实际测试验证了这种方案的可行性。     

双膜片结构光纤光栅地震检波器低频特性的研究

提出了一种双膜片式的光纤光栅(FBG)地震检波器,此结构有效限制了检波器横向响应。对该检波器的纵向加速度灵敏度和幅频特性进行了理论分析,并指出了影响这种检波器纵向加速度灵敏度的因素。实验结果表明,该种检波器在5～200Hz频率范围内频响平坦,纵向加速度灵敏度为24.3pm/g,谐振峰在900Hz附近,与理论计算较好的吻合。     

光通信中几种调制方式的性能比较

无线光通信有多种调制和解调方式 :OOK作为一种最早的调制方式易于实现而被广泛应用 ,但与 PPM相比 ,它的功率利用率不高 ;PPM由于其功率利用率比较高而被广泛采用于无线光通信中。DPPM和 DPIM作为两种典型的新兴调制方式 ,由于它们的功率利用率和频带利用率都有较好的特性 ,有可能在未来代替 PPM.因此对用于无线光通信中的 OOK,PPM,DPPM和 DPIM几种调制方式的功率利用率、频带利用率、传输容量以及抗码间干扰的性能进行了分析和比较     

基于光纤光栅的加速度传感系统研究

提出了一种基于匹配光栅解调技术的加速度检测系统,有效地消除了光源功率变化对信号的影响。在传感器的设计上将传感光栅和参考光栅置于同一环境下,消除了温度对系统的影响,通过试验得到了传感器的频率特性和加速度响应,在实际工程应用中检测到了井下微震信号。     

FBG阵列的多重反射性能优化

为抑制光脉冲经过布拉格光纤光栅(FBG)阵列时所产生的冗余次级迭代多重反射,运用模式耦合理论和行列式法分析了FBG的反射特性及各项参数,得到了在固定结构低损耗二阶FBG阵列中抑制光脉冲多重反射的最优化光栅各参数.将优化参数应用于基于二阶FBG阵列的相关函数(检验光系统)的结果显示,光脉冲的自相关程度提高了约28.6%,互相关程度降低了约37.0%.这表明通过优化配置参数可有效降低FBG阵列的多重反射,进而可提高光通信与光传感系统的信号精度.     

4×10Gb/s 800 km transmission system on G.652 fiber with dispersion compensation by chirped FBG

In this paper, the dispersion compensation of 4X 10Gb/s 800km G.652 fiber by chirped optical fiber Bragg grating (FBG) was originally implemented. The characteristics of FBG are optimized, so that the ripple coefficient of reflectivity and time delay are less than 0.9dB and 30ps, respectively. When BER is 10~(-10), the power penalties of transmission are 1.36 dB, 0.89 dB, 1.67 dB and 1.32dB.     

各向异性大气湍流中涡旋Lommel光束传输特性

为了更有效地减小光波大气传输中湍流的影响,探索减缓湍流效应的措施,基于涡旋光束和大气湍流中光传输的马尔科夫近似理论,应用将涡旋光束分解为柱坐标中螺旋谐波叠加的方法,推导得到无衍射洛默尔涡旋光束在考虑内外尺度的各向异性非科尔莫戈罗夫大气湍流中传输的接收功率和串扰功率模型．分析了洛默尔光束在不同强度和不同程度各向异性湍流中传输时波束参量和湍流参量对不同轨道角动量模光束的接收功率和串扰功率的影响．结果表明,随着湍流各向异性程度的增加,各个轨道角动量模的接收功率增大,串扰功率减小．非科尔莫戈罗夫谱幂指数的变化对接收功率和串扰功率的影响较大,且洛默尔光束形状接近于圆对称模式时能更好地减缓湍流的影响．理论推导表明,在各向异性大气湍流中洛默尔光束的传输性能要优于多汉克-贝塞尔及拉盖尔-高斯涡旋光束．