传感与传能用蓝宝石单晶光纤的生长与光学特性

用激光加热小基座法生长了直径为２００～１０００μｍ，长度达５０ｃｍ的蓝宝石单晶光纤．对蓝宝石单晶光纤的光学传输特性进行了分析和测试，结果表明蓝宝石单晶光纤在可见到近红外波段具有良好的光学传输特性，可应用于高温传感和医用近红外激光传输．     

蓝宝石光纤高温Fabry-Perot传感器综述

蓝宝石为晶体材料,其熔点为2045℃,具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等良好的高温物理化学性能。单晶蓝宝石光纤可以在高于1000℃的超高温下传输光信号,基于其制作的蓝宝石光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器耐超高温、本征安全,适用于危险、恶劣的环境中,近年来,得到广泛研究,已研制出用于超高温环境的蓝宝石光纤温度、压力、振动传感器。文章综述了蓝宝石光纤F-P传感器的研究进展,介绍了课题组在蓝宝石光纤传感技术方面的研究成果,最后对传感器的研制提出了改进建议。     

蓝宝石光纤光栅高温传感器研究进展与发展趋势(特邀)

在高速飞行器、航空发动机、核反应堆等国防安全和国民经济的重要领域,需要实现1800 ℃以上的高温原位测量。常规石英光纤传感器受限于材料特性,无法在1000 ℃以上高温环境中长期稳定使用。单晶蓝宝石光纤具有极高的熔点（2053 ℃）和较低的传输损耗,是一种良好的高温传感材料。在单晶蓝宝石光纤内部刻写布拉格光栅,可以研制出蓝宝石光纤光栅传感器,具有耐温性能好、测量精度高、便于多点测量等优点,是当前最具发展前景的新型高温传感器件。首先介绍了蓝宝石光纤光栅高温传感器的工作原理和理论模型,接着介绍了利用飞秒激光制备蓝宝石光纤光栅的三种主流技术,包括相位掩模板扫描法、双光束干涉法、直写法,并从制备效率、光谱质量等方面比较了三种技术的优劣,指出飞秒激光直写法是制备蓝宝石光纤光栅高温传感器的最佳手段;然后介绍了蓝宝石光纤光栅的光谱优化方法,包括如何减小光栅光谱带宽和如何降低光谱噪声;进一步介绍了蓝宝石光纤光栅的高温传感特性、封装工艺及高温温度、应变传感应用;最后展望了蓝宝石光纤光栅传感器的未来发展趋势。蓝宝石光纤光栅高温传感器的快速发展和大规模推广应用,必将有助于解决当前我国航空航天、核电等领域重大装备结构健康监测的卡脖子难题。     

蓝宝石单晶光纤高温传感器

本文全面地介绍由蓝宝石单晶光纤制作的高温光纤传感器的工作原理及制作方法。分析了装置的各部件对测温精度的影响,结果表明:该传感器的测温精度高(在温度T=1000℃时,初步实验结果可达0.1％),测温范围宽,极限温度高达2000℃。     

高精度双波长非接触光纤高温计的波长最优设计

对实用化的高精度非接触式双波长光纤高温计的工作波长及其带宽进行了最优化设计,获得了良好的效果。在测试范围６００～１３６０℃内,测温灵敏度达到０．１℃,精度为０．５℃。     

基于蓝宝石光纤传感器的瞬态高温测试及校准技术

构建了一种镀有陶瓷薄膜的蓝宝石光纤为传感器的瞬态高温测试系统。系统包括蓝宝石高温光纤、锥形高温光纤、耦合器、传输光纤及光电探测器件。基于Plank黑体辐射定律,分析了系统工作原理,并以MATLAB进行了仿真研究。将已标定过的高温钨铼热电偶(测温度范围为1000～2000℃)和蓝宝石光纤温度传感器同时置于乙炔焰热源所形成的恒温区域中进行静态标定,结果表明,测量范围从1200℃到2000℃,测量不确定度(精度)为1℃。以脉冲CO2激光器输出阶跃热信号为动态激励源,获得温度传感器的动态响应曲线,其时间响应达30ms,并且重复性非常好。运动乙炔焰模拟测试结果表明,高温测试范围可达2000℃,可用来对兵器及国防工业等诸多涉及燃烧和爆炸等过程的瞬态温度进行测试。     

氧化锆单晶光纤制备系统设计与仿真

单晶光纤是光纤高温传感器的关键器材,在航空航天、电力、铸造等的高温测试领域有着广泛应用。随着温度测试上限要求的不断提高(>2000℃),常用的蓝宝石光纤高温传感器已无法满足该需求。本文针对这一现状,提出了一种基于LHPG法制备氧化锆单晶光纤的光学系统,旨在拉制出能测量更高温度的氧化锆单晶光纤,文章分析了该系统的基本结构、特点以及系统中主要参数的选择设置,并通过ZEMAX光学软件进行仿真。结果表明,该系统能够形成高质量的聚焦光斑,且具有对称性好、激光利用率高、能量分布均匀等优点,为成功拉制氧化锆及更高温单晶光纤提供了理论依据。     

基于FPGA的恶劣环境下瞬态高温存储测试系统

在航空、航天发动机、核工业和爆炸试验测试中,有许多研究对象需要测量的是高压、高冲击条件下的瞬态(<1ms)高温(2000℃～3000℃),其工作特点是温度高,变化快,且常为不可重复性过程,而且伴随着很强的电磁干扰,测量条件非常恶劣,技术难度很高。由于蓝宝石(A12O3)单晶物理化学性能稳定,机械强度好、硬度高、绝缘、耐腐蚀、折射率大,在0.3～4.0μm波段范围内透光性很好,拉伸强度2200MPa,熔点高达2045℃。为了解决传统测温方法的不足,本文采用了蓝宝石单晶光纤黑体腔温度传感器来采集前端温度,与FPGA精确控制下的低功耗、微体积的测试电路一起灌封在高强度耐高温壳体当中,它们所组成的存储测试系统成功地解决了恶劣环境下瞬态高温测试存在的大量问题。     

蓝宝石光纤法布里-珀罗高温传感的实验研究

进行了基于蓝宝石光纤及晶片的光纤法布里- 珀罗(F-P)高温传感器研究。理论仿真分析了传感器温度传感灵敏度及干涉光谱信号质量 随蓝宝石晶片厚度 变化趋势。结果表明,在信噪比(SNR)为30〖J P ＋2〗dB、晶片厚为75μm时,可避免干涉光谱信号波峰干涉级次跳 变问题, 同时获得3.114nm/℃(1080℃)的温度传感 灵敏度。建立了高温传感器系统,并基于干涉光谱相位分析算法 进行解调,实现了130～1080℃测温范围,测 温误差小于±2.45℃, 1080℃下温度传感灵敏度测试值为2. 973nm/℃,与理论温度传感灵敏度基本吻合。     

LD分布式光纤拉曼高温（1000℃）测量网络

研究高温1000 ℃状态下,光纤拉曼效应随温度变化规律;研制适用于高温测量的分布式光纤拉曼温度传感器系统;解决耐高温的光缆;进行高温下系统的温度定标,研制适用于高温测量的温度信号处理软件.在国内外,分布光纤温度传感器系统的测温范围一般在0℃～120 ℃,用于煤矿直接生成煤气工程的测温范围一般在0℃～1000 ℃,因此要求系统能适应测量高温的要求、进行0℃～1000 ℃温度范围内标定而且光纤要耐高温,在高温下光纤的特性不变,此项研究在国内外文献资料中尚未见到报道.高温测量网络正应用于煤矿直接生成煤气工程,不仅能在线测量煤矿燃烧过程中煤层的温度分布状况,而且能获得煤层的燃烧方向和燃烧速度.(OE30)     

中红外光纤激光器的研究进展

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。     

极宽频带光纤和极宽频带通信系统

比较了关于光子晶体光纤的水平论述和关于靶向设计的极宽频带三包层单模光纤的观点。基于宏观麦克斯韦方程建立物理模型,提出了靶向设计方法。估算了极宽频带三包层单模光纤批量生产可以接受的公差。研究了服务于宽带中国国家战略的极宽频带光纤和极宽带通信系统。讨论了我国光纤产业的三项目标。     

分布式掺铒光纤放大器的理论分析

给出了一种分析分布式掺铒光纤放大器的理论方法，可以对放大器的信号增益和泵浦吸收进行分析，并能够为分布式掺铒光纤放大器的设计提供理论依据。通过推导得出了基本公式，并就一些特殊情况作了讨论。该方法适用于１４８０ｎｍ和９８０ｎｍ泵浦的放大器系统。     

均匀干涉场中的啁啾光纤光栅的成栅技术

从改变有效折射率、光栅常数及同时改变有效折射率与光栅常数三个方面介绍啁啾光纤光栅成栅技术,并分析讨论每种技术的特点。     

利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥

光子晶体光纤的拉锥是实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段。通过优化普通光纤拉锥机的参数,利用"快速低温"拉锥法有效控制了光子晶体光纤空气孔的相对塌缩。实验中实现了两种不同光子晶体光纤的拉锥,光纤外径分别从原来的125μm拉锥到50μm和30μm,光纤的孔直径和孔间距之比基本保持不变,拉锥损耗小于0.4 dB。基于普通熔融拉锥机的光子晶体光纤低损耗拉锥为光纤器件的制作奠定了基础。     

光纤通信技术讲座--(二):光纤传输原理、特性和应用

首先介绍光纤结构和类型,然后阐述光纤传输的原理、特性和应用.     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

河北移动综合业务引入光纤配比模型探讨

提出了河北移动城市光纤网络建设的总体策略,引出了综合业务引入光纤配比的两种不同的方式以及光缆交接箱和用户光纤及光缆的选择策略,在此基础上提出了基于客户数量和客户业务种类的方式来建光纤配比模型及相关的计算公式.     

光纤激光器

近年来光纤激光器得到了迅速发展。本文简要介绍了光纤激光器的基本原理和特点，并对其进行了较为详细的分类。最后指出了光纤激光器在光通信、工业加工、医疗等领域的应用及其未来的发展方向。     

光子晶体光纤的传输性能

文章首先提出了石英玻璃单模光纤在高速率、大容量和远距离光纤通信中应用时存在的问题,然后在介绍光子晶体光纤的结构特点、导光机理的基础上,简要地阐述了光子晶体光纤的研究历史和最新研究成果;最后综述了光子晶体光纤的衰减、色散和非线性效应等传输性能.