空芯光子带隙光纤在光纤陀螺中的应用前景

光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,＂克尔效应＂、＂瑞利背向散射效应＂、＂法拉第效应＂和＂舒珀效应＂影响比较大。近年来,基于光子带隙效应的导光机制与传输特性制成的在空气中传输光线的空芯光子带隙光纤逐渐应用在光纤陀螺制造中。介绍空芯光子带隙光纤的性能特点,尤其是相比常规硅芯光纤的优势;空芯光子带隙光纤的技术发展潜力;展望其在光纤陀螺中的应用前景。     

本期摘要

光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用 注：国家863项目支持课题 作者：殷建玲 鲁军 刘军 单位：军械工程学院光学与电子工程系光纤技术研究所,石家庄050003 摘要：光子晶体光纤是一种包层由空气孔一石英沿轴向方向周期排列所构成的新型光纤。     

自适应气体检测光子晶体光纤传感器设计

针对光子晶体光纤在传感技术和非线性传感系统应用中面临的传输模式突变、检测精度受模式变化而降低等方面问题,研制了一种具有低损耗高抗压的气体检测光子晶体光纤传感器.根据非线性传感系统和光子晶体光纤的带隙材料布局建立了损耗分析模型,并总结了孔距和包层直径对损耗的影响,从而建立损耗感知算法;对比单模、二阶模及异构孔对损耗的影响,建立了模式自适应调制算法;研制了一种基于损耗感知支持模式自适应调制的用于气体检测的光子晶体光纤传感器.测量系统的实验结果分别从损耗.检测精度和抗压等方面证明了所提方案研制的光纤传感器的可靠性和优越性.     

基于光子晶体光纤的单抽运光学参量放大器特性研究

针对光子晶体光纤具有高非线性和低色散斜率的优良特性,在单抽运的情况下,利用光子晶体光纤线性相位失配的不同组合来满足相位匹配条件,分别推导了抽运光在反常色散区和正常色散区时的放大器增益和带宽表达式,进行了模拟分析,并与文献中的基于色散移位光纤和高非线性光纤的参量放大器进行了比较。仿真结果表明,光子晶体光纤参量放大器具有更好的放大特性,当抽运光在零色散波长处时,单边增益带宽达到108.7 nm,峰值增益为91.4 dB;处在正常色散区时,距离抽运光77.1 nm的单边增益带宽不小于46 nm。在此基础上,讨论了色散波动对参量放大器的影响,显示光子晶体光纤具有较好的色散容忍性。     

基于光子晶体光纤F-P腔的高压电器温度传感器系统

基于光子晶体光纤F-P的窄带滤波特性和液晶折射率对温度变化敏感特性,提出了一种用于高压电器温度测量的温度传感器系统.该系统主要由液晶填充的光子晶体光纤F-P腔传感器、光纤F-P滤波器、放大电路和显示模块组成.将向列型液晶填充在光子晶体光纤F-P腔内,温度变化引起最大反射光强点波长的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波...     

取代机电陀螺的光纤速度陀螺

在新的设计领域和业已存在的应用当中,光纤陀螺正开始取代机电陀螺,由于具有较高的可靠性、对“g”不敏感以及良好的抗冲击和震动等特性,在运动物体和军事技术应用中光纤陀螺将甚为理想。和激光陀螺一样基于SAGNAC效应的光纤陀螺（FOG）自首次报道至今已有20年了,光纤陀螺有闭环和开环两种结构。但由于前者成本高,当前只有开环结构的光纤陀螺用来取代机电速率陀螺,基于全光纤概念,用缠绕于椭圆柱体的光纤环、耦合器和偏振器,我们已成功地开发了一系列低成本的光纤陀螺。     

基于Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感技术研究进展

近年来,随着光纤传感器技术研究领域的不断发展,各式各样的光纤传感结构脱颖而出.其中,采用光子晶体光纤与Mach-Zehnder干涉相结合方式的传感研究引起了学术界广泛关注.分析了国内外基于Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感技术的研究进展,介绍了这种技术在折射率测量、温度和多参数测量、应变与曲率测量等应用的传感结构,并对其发展前景进行了展望.     

光子晶体光纤模式折射率的分析

模式折射率是分析光子晶体光纤色散特性的一个基本参数,其快速而较准确的计算有助于对不同结构参数的分析比较,便于工程应用,但用时域有限差分法等数值方法分析传输特性通常需要较长的计算时间,为此,文中以六角形空气孔排列的光子晶体光纤为例,用时域有限差分法分析在不同的结构参数和传播常数的组合情况下的模式折射率,并利用分析所得数据,得到了模式折射率和结构参数、传播常数之间的拟合函数.利用所得拟合公式可得光子晶体光纤的模式折射率,并在通信和传感的应用场合下为PCF的设计提供一定的理论依据.     

光纤陀螺存在的问题及发展方向

本文首先从光纤陀螺的出现到Sagnac原理阐述了新一代陀螺相对于机械陀螺和激光陀螺的优越性。接着分析了目前光纤陀螺研究中面临的主要技术障碍和相应解决办法以及技术发展方向。我们认为,由于集成光纤陀螺集光纤陀螺优点于一身。因此,高精度的集成光纤陀螺将是光纤陀螺的最终目标。     

光纤陀螺仪及其应用

光纤陀螺是近几十年快速发展起来的用于测量惯性空间角速度的光纤传感器件,由于其自身的优越性,光纤陀螺在许多领域都有较高的应用价值。文章主要阐述了光纤陀螺仪的工作原理、开环光纤陀螺仪和闭环光纤陀螺仪的结构、总结了光纤陀螺的主要性能参数,介绍了光纤陀螺在航海、航天的空间技术、军事、民用领域应用。     

Numerical analysis of fiber optical parameter amplifier based on triangular photonic crystal fiber

Due to triangular photonic crystal fiber (PCF) high nonlinearity and low dispersion slope, using the condition that the different linear phase shift combination must satisfy the phase match, the expressions of gain and bandwidth for one-pump fiber-optic parametric amplifiers (1P-FOPA) based on PCF in the normal and abnormal dispersion regimes are derived respectively. Then, 1P-FOPAs performance comparison among PCF, dispersion-shifted fiber (DSF) and highly nonlinear fibers (HNLF) are carried out by numerical simulations. It is shown that the 1P-FOPA based on triangular PCF can provide higher peak gain over wider bandwidth. When the pump wavelength is at the zero-dispersion wavelength (ZDWL), about 108.7 nm single-pass gain bandwidth and 91.4 dB peak gain can be obtained; when in the normal dispersion regime and near zero-dispersion wavelength, not less than 46 nm single-pass gain bandwidth 77.1 nm away from pump can be achieved. Finally the influence of dispersion fluctuation is analyzed, and the result shows that the tolerance of the 1P-FOPA based on photonic crystal fiber is better.     

基于光子晶体光纤的血糖监测系统研究

介绍了以光子晶体光纤为核心,结合光电微损法血糖监测技术,设计了新型的血糖监测系统。根据血样中不同血糖含量对光吸收不同的原理,利用MSP430对光进行控制,通过三探头光纤束传感器传输,照射到被测血样,调制后,带有血糖信息的反射光由光电转换放大,输入MSP430,经A／D转换后计算出血糖含量。系统具有操作简便、功耗小等特点。     

多通道光纤陀螺测试系统研究

本文介绍了一种基于多通道检测的光纤陀螺系统测试方案，给出了系统的硬件环境设计思想及测控软件的实现技术和方法，可实现光纤陀螺及其相关光电器件的综合检测，以提高光纤陀螺的测试效率，为光纤陀螺工程化服务。     

光纤Bragg光栅与长周期光纤光栅比较及传感应用

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的常用制作方法、原理、特性,并对它们进行了比较,介绍了目前国内外光纤光栅的最新应用,特别是在传感领域的新应用。对今后的研究方向做了预测,适合于不同用途光纤光栅的写入技术有待于进一步提高,通过减小包层直径来改变光纤光栅特性的方法有待于进一步研究和利用,在折射率传感领域光纤光栅会有更广阔的天地。     

长周期光纤光栅的制作方法进展

介绍了长周期光纤光栅制作技术上的进展。阐述了长周期光纤光栅制作方法的分类,可分为在一般光纤上制作的长周期光纤光栅和在特殊光纤上制作的长周期光纤光栅;前者又可分为基于非形变的制备方法和基于形变的制备方法,基于非形变的制备方法以幅值掩模法和逐点写入法为代表,基于形变方法制备的长周期光纤光栅,一般通过刻槽使光纤发生微小形变;给出了各种制作方法的特点。     

光纤陀螺在稳定平台伺服系统中的应用

光纤陀螺以响应快、精度高、稳定性好等优点,作为反馈器件广泛应用于各种高精度稳定平台伺服系统中。由于光纤陀螺对供电电源要求很高,设计了基于共模扼流圈的滤波器,消除由伺服系统控制器开关器件高频工作带来的高幅谐波。针对陀螺输出信号范围大的特点,对其进行适当的限幅处理以提高精度;针对远距离传输的要求,对信号采取电流传输的方法,以提高抗干扰能力。     

多模光纤光栅的应变传感特性

主要对多模光纤光栅的应变传感特性进行了实验研究,实验结果表明,光纤光栅的Bragg波长随轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,而且其重复性相当好。实验测得的应变灵敏度为0.0011nm/(×10-6),与理论计算值相符。这些特性与单模光纤光栅的传感特性基本相同,因此可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅制作光纤传感器以降低成本。实验结果可以作为对光纤光栅进一步深入研究的参考。     

光纤光栅测量微挠度的研究

提出一种基于光纤光栅传感技术的微挠度测量系统。将B ragg光纤光栅粘贴于悬臂梁的自由端,当悬臂梁自由端受力发生微挠度弯曲时,光纤光栅将沿轴向发生形变,通过监测B ragg光纤光栅(FBG)传感器反射波长漂移可以测量出悬臂梁的微挠度变化。通过对系统结构理论分析和实验验证,该装置挠度测量范围为0~51μm,测量灵敏度达到0.05μm,线性拟合度达到0.999 7,非线性误差小于0.1%。     

Terahertz switch and polarization controller based on photonic crystal fiber

Theoretical studies on liquid crystal filled photonic crystal fiber(LC-PCF)are presented.The eects of electric birefringence of liquid crystal(LC)in the LC-PCF and the transmitting properties of photonic crystal fiber(PCF)are investigated by using the full vector plane wave expansion and beam propagation method.The simulation results show that the electrically controlled LC-PCF can act as not only a terahertz(THz)switch with about 0.55 THz bandwidth,but also a tunable polarization controller for changing the polarization state of the fundamental mode.