边孔光纤光栅的传感特性

报道了一种新型边孔光纤及边孔光纤光栅的研究结果。采用有限元法分析了边孔光纤内部的应力分布和双折射数值,并通过波长扫描技术对其双折射进行了测量,理论计算和实验测量结果表明双折射数值达到4×10-5。根据边孔光纤光栅两反射峰偏振态相互正交的特性,提出了一种基于偏振检测的波长检测方案对边孔光纤光栅的传感特性进行了测量。结果表明两峰中心波长间隔随温度变化的灵敏度仅有0.05 pm/℃,是普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/184。提出了一种基于横向荷载压力增敏的新型边孔光纤光栅封装装置,使边孔光纤光栅双峰间距的压力灵敏度从5.6 pm/MPa增加到119.14 pm/MPa,增敏21倍,实现了温度不敏感的高灵敏度压力传感。     

高压力光子晶体光纤传感器系统的研究

光子晶体光纤(PCF)压力传感器可广泛用于各种环境压力监测中.采用全矢量有限元方法对双芯光子晶体光纤的双折射特性进行了分析,采用二阶微分方程理论模型模拟了光子品体光纤高压力传感器对外界压力的响应,并应用这个模型讨论了外界压力作用对敏感元件有效折射率和双折射的影响,提出了一种高压力光子晶体光纤传感器方案.计算结果表明高压力致双空气孔芯光子晶体光纤的双折射值可达很高,光子晶体光纤传感器系统更为简洁紧凑.     

光纤传感技术在油气检测中的应用

本文介绍了一种用于油气工业井下温度与压力同时检测的光纤传感技术原理和传感器结构。利用差动式双光纤光栅和一等腰三角形等厚悬臂梁结构，基于自由弹性圆筒型压力换能器，解决了光纤光栅传感器的交叉敏感问题。提出的传感器结构和检测原理特别适合油气井下高温、高压的恶劣环境检测场合。     

弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响

研究了弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响，从理论上分析了单路解调算法和双路解调算法的解调原理，并通过实验验证了两种解调算法对存在多处弯曲损耗光纤的温度解调可行性。实验结果表明，两种解调算法均可适用于已发生弯曲损耗光纤的温度解调，但对于发生弯曲损耗位置附近的光纤，单路解调算法的准确度和波动性优于双路解调算法。     

本征法布里-珀罗腔光纤压力传感器理论研究

建立了光子晶体光纤(PCF)型本征法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器压力响应理论模型,讨论了各参数对压力响应灵敏度的影响,给出了Matlab程序理论模拟结果。鉴于PCF焊接工艺的困难,提出了利用外径不同的单多模光纤熔接构成的改进型单多模光纤复合本征F-P腔光纤压力传感器结构,建立了压力响应理论模型,分析了提高压力响应灵敏度的关键参数,并模拟了光纤外径对压力响应灵敏度的影响。通过对两种本征F-P腔光纤压力传感器的比较分析看出,改进型结构无论在压力响应灵敏度还是制作难易度方面都颇具优势。     

基于偏振检测的边孔光纤光栅双峰间距的测量

根据边孔光纤光栅两反射峰偏振态相互正交的特性，提出了一种新颖的基于偏振检测的双峰间距测量方案。该方案采用全保偏光纤系统和偏振器实现了2个反射峰中心波长的分别检测，从而达到双峰间距的测量目的。采用该方案解决了普通波长扫描技术中存在的由于双峰间距较小而导致不能有效测量双峰间距的问题，成功实现了在0．0～3．5MPa压力范围内的边孔光纤光栅压力传感。     

边缘检测技术在光纤微加工系统中的应用研究

针对光纤成像的特殊性，提出了一种利用边缘检测算法来提取ROI区域作为对焦窗口的方法，该方法成功地消除了光纤图像中心亮带对清晰度评价值的影响，可准确判断光纤目标清晰的位置，结合显微视觉测量技术，将其应用于光纤侧面抛磨和拉锥系统中，经过亚像素边缘检测及尺寸计算后，对光纤参数的测量精度高于0.5μｍ，可提高光纤微加工系统的性能。     

基于柔性基的高灵敏度无损光纤压力传感器

为了简化光纤压力传感器的制作方法，降低制作成本，提出了一种柔性基应变式无损光纤压力传器，将未进行过任何处理的单模光纤嵌入在两片柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜中，制作成“三明治”结构压力传感器，采用光频域反射计(OFDR)技术进行解调，测试传感器在不同压力下的光谱漂移与光纤的微应变的关系。实验结果表明:在受力面积为 ２.３７５ ｍｍ２ ，压力范围0~ 5kgf(０~ 20ＭＰａ)时，传感器的灵敏度达到194 /kgf，是裸单模光纤的6.47倍，同时压力测量范围提高5 倍，在0~ 2kgf(０~ 8ＭＰａ)范围内传感器具有很高的重复性与线性度，另外进行了分布式压力测试，证实传感器输出响应明显，空间分辨率较高。     

基于光纤压力传感器的管道监控系统研究

针对运输管道埋设于土壤中面临的泄漏或堵塞点难发现、难定位的问题,结合光纤压力传感器高灵敏度、高抗干扰的特性,设计了一种基于光纤压力传感器的管道监控系统。系统采用包覆有合适热膨胀系数材料的单模光纤组成的偏振型压力传感器,能很好地克服外界环境温度扰动;采用模块化设计的压力敏感探头以20 m间距均布于管线上,形成信号点阵列源;结合点阵列数据重构与插值定位算法确定故障点的位置。结果表明:该系统的光纤压力传感器可有效克服温度变化对传感测量的不良影响,5.5 km范围内对故障点的定位精度在1 m内。     

高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅及其在光通信中的应用

报道了一种利用频率为几千赫兹的高频CO2激光脉冲的热冲击效应制作长周期光纤光栅的新技术。实验中，作者首次发现这种新型的长周期光纤光栅具有一些独特的光学特性，比如弯曲特性和横向负载特性等，这主要是因为用高频CO2激光脉冲写成的长周期光纤光栅的横截面折射率分布不对称所致。基于这种新型长周期光纤光栅，设计了一种用于减小掺铒光纤放大器噪声系数的ASE噪声滤波器和平坦掺铒光纤放大器增益谱的增益均衡器，此外，还利用这种新型长周期光纤光栅独特的弯曲和压力特性，研究设计了两种用于动态平坦掺铒光纤放大器增益谱的动态增益均衡器。     

一种基于调制边带技术的光生毫米波新方法

提出了一种新型的基于调制边带技术的光生毫米波方法,它主要利用高非线性光纤的四波混频效应将中心站频率较低的信号在基站上转换到毫米波射频信号.仿真实验证明该方法可以实现将中心站3.33 GHz 的驱动频率在基站频率上转换为39.96 GHz 的毫米波载波信号.     

一种小型光纤流体压力传感器的设计

本文论述一种小型光纤流体压力传感器的设计方法。这种传感器利用两根光纤分别作为光信号的发射器和接收器，在一根导管内顺序放置多个传感器，从而实现小型复杂结构的压力准确测量。该传感器的体积小、重量轻、对电磁场和化学反应不敏感，在解决压力的实时监控有重要的应用价值。文章首先介绍了小型流体压力传感器的设计要求和现有的设计方案，说明了流体压力传感器中光纤的方向性对传感器设计的影响，提出了采用硅凝胶作为压力变送元件的设计方案，并从静态特性和动态链性两个方面验证了这种方案。     

压差式光纤矢量水听器声压相位灵敏度研究

该文介绍了压差式光纤矢量水听器及其基元的工作原理,并分析了光纤层等效处理对仿真结果的影响。基于有限元法对压差式光纤矢量水听器的基本性能进行了仿真分析,根据仿真模型所选定的参数研制压差式光纤矢量水听器样品,并对样品在频率为20～1 000 Hz时进行了测试。测试结果表明,声压相位灵敏度的仿真计算结果与实验测试结果基本一致,平均差值约为1.0 dB。研究结果表明,采用有限元法对压差式光纤矢量水听器的声压相位灵敏度进行仿真具有可行性。     

光纤法珀压力传感系统设计与风洞初步实验

针对航空领域对大气压力的测量需求,基于光纤法珀传感和低相干干涉技术,搭建了光纤法珀多通道压力传感系统。介绍了系统解调算法及工作原理,对光纤法珀压力传感器的标定和温度补偿方法进行理论分析,将非恒温条件下的传感器拟合误差降低至0.134% F.S.。在风洞环境中,在侧滑角-4~4变化范围内,对飞机实体模型的三个监测点进行压力测量实验,并将压力测量结果与Ansys-Fluent软件模拟仿真结果做对比。结果显示,光纤法珀压力传感系统与模拟仿真数据变化趋势相同,全量程误差为0.38% F.S.,证明此系统能够提供可靠的压力数据,真实反映飞机模型被监测位置在风洞中的受力情况。     

一种探测激光超声的光纤传感器设计与应用

设计了一种基于单模光纤双折射效应的光纤超声波传感器;在分析光纤双折射效应原理的基础上提出了螺旋型和平行型绕制传感器的方法。利用该传感器对不同厚度金属材料中的超声波进行了测量。实验结果表明,该传感器具有较宽的频响(大于10MHz)和较高的响应灵敏度。实验还发现,螺旋型探头对点源激发的超声脉冲的测量结果十分理想;而平行结构的探头更适合于线源激发的超声脉冲的测量。     

普通单膜光纤声光频率偏移装置的研究

本文介绍为实现全光纤功能型传感系统而研制的一种新颖光纤偏频装置。分析了此装置的设计理论和设计方法,在实验基础上给出了实验研究结果,并确定了某些重要设计参数。     

Laser diode frequency stabilization with a fiber ring resonator

To improve the frequency stabilization of laser diode in the laser frequency scanned interferometric metrology, a modified method is proposed by using a fiber ring resonator. The theoretical analysis of this modified method is performed. Moreover, the Pound-Drever-Hall (PDH) technique is employed to obtain the frequency discrimination curve of a fiber ring resonator, whose finesse is 1260 and line-width is 270 kHz. The simulated results show that the curve has a steep slope near the resonant frequency, which proves the sensitivity of this system to the frequency deviation, so the modified method has great potential for the frequency stabilization of a laser diode.     

Design and characteristic analysis of fiber optic Fabry-Perot sensor for static ice strain monitoring

Sea ice is one of the important natural disasters.A new method based on optical fiber Fabry-Perot sensor for ice strain measurement was proposed to meet the needs of ice strain monitoring.A high sensitivity optical fiber Fabry-Perot pressure sensor with thin-film structure was realized by means of pressure assisted arc discharge method,and the sensor was encapsulated by metal tube /PDMS /AB epoxy glue combination method.On this basis,the static internal strain characteristics of ice in the process of melting and freezing during -15℃～0℃ was studied.Experimental results show that this proposed thin-film fiber Fabry-Perot pressure sensor has good sensitivity characteristic in ice strain monitoring,it is believed of great value for the monitoring of remote distributed sea samples.     

卫星频段新型锁相环路宽带调频技术研究

宽带调频技术是卫星通信技术中的关键技术之一。介绍了一种准两点注入式锁相宽带调频技术,理论分析表明在准两点注入式锁相调频中,只要合理地设计积分器,选择合适的积分常数,其调频特性将为一平坦的直线,即可得到与环路响应无关的宽带调制特性。这一技术特性正好满足高速率信号的调频技术。这种方式很好地解决了调频时环路带宽选择受到调制频率限制的问题,从而可以获得平坦的宽带调频响应,给出相关电路的设计和实验结果。