光纤生物传感器系统中光纤连接器的性能分析与优化设计

在已构建的全光纤结构生物传感器的基础上,对系统中关键器件--光纤连接器中的信号收集效率和噪声进行了理论分析.针对荧光信号传输的特点,采用光纤端面光强均匀分布的模型,运用重叠面积积分的方法推导出计算信号耦合效率的公式,计算了各种连接器结构下的信号耦合率,以求达到最好的接收效果.并分析了主要噪声的影响,通过建立的模型,给出了抑制噪声的方法和结构参数.最后根据实验得到的结果,分析了现有系统的连接器,并提出了改进方法.     

光纤无线电系统中的新型探测法研究

光纤无线电系统利用光载波携带毫米波信号在中心站和基站之间构成上行和下行传输链路,能够满足宽带无线接入系统的需求.利用光外差的方法产生毫米波信号是光载毫米波最简单和直接的方式.分析了在光纤无线电系统中利用光纤布拉格光栅从可调谐激光器中反射出两束相位近似相等的相干光,采用平衡探测产生了毫米波信号,降低了相位噪声和强度噪声对产生的毫米波信号的影响.     

小波分析在光纤加速度计信号检测中的应用

光纤加速度计凭借自身的诸多优势而受到军事和国防领域的青睐,因此广泛应用于惯性导航系统;但由于受光源光功率的随机变化、光电探测器噪声、电路噪声以及环境噪声的影响,光纤加速度传感器的输出信号通常非常微弱,而且含有大量噪声,从而降低了光纤加速度计的精度,首先针对光纤加速度计系统中的几种主要噪声及其特征进行了分析,针对噪声的特点,研究了小波包分析的方法,并利用该方法提取信号中的有用信息,最终达到削弱干扰噪声的目的;从仿真结果来看,该去噪方法有效.     

光纤陀螺温度噪声的研究

从理论上建立了光纤敏感环的温度分布模式，并导出了干涉光纤陀螺敏感环的温度噪声表达式，在此基础上对基于不同绕制方法的光纤敏感环的温度噪声特性进行了分析与比较。最后给出了有关的结论。     

干涉型光纤陀螺随机噪声的分析研究

系统地分析了光纤陀螺所包含随机噪声的种类及其来源和特性,介绍了分析光纤陀螺随机噪声的工具———A llan方差法和国军标模型拟合法。对某型干涉型光纤陀螺的静态实验数据,分别应用上述2种分析方法,计算分析了光纤陀螺信号中的噪声分量。计算结果表明:试验所用的光纤陀螺输出的静态信号中含有量化噪声、角随机游走噪声、角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声,其中,角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声含量较大。该分析研究对光纤陀螺的研究有很好的应用价值。     

色噪声下卡尔曼滤波焊缝跟踪算法与试验研究

精确控制激光束使其始终对中并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提．以大功率光纤激光焊接Type304不锈钢为试验对象,研究一种有色噪声环境下应用卡尔曼滤波最优状态估计预测激光束与焊缝路径偏差的方法．使用高速红外视觉传感器摄取焊接区红外热像,提取焊缝位置参数并构成状态向量,建立基于焊缝位置参数的系统状态方程和焊缝位置测量方程．针对系统动态噪声为有色噪声,通过扩展状态变量的方法建立有色噪声环境下的卡尔曼滤波算法,对焊缝位置进行最优状态估计并得到最小均方差条件下的焊缝偏差最优预测值,消除系统噪声对焊缝偏差测量的影响．焊接试验结果表明新方法可有效抑制有色噪声干扰并提高焊缝跟踪精度．     

基于Simulink的外调制微波光纤延迟线噪声分析

微波光纤延迟线利用光纤传输微波信号,具有带宽大、损耗小、质量轻、抗电磁干扰等优势,但也存在噪声较大的问题,从而影响链路的动态范围。本文先建立光路部分与电路部分的噪声数学模型,通过MATLAB中的Simulink建立了外调制微波光纤延迟线的系统仿真模型,完成多种噪声情况下的微波光纤延迟线传输特性仿真,分析了各个主要模块噪声产生的原因以及种类,确定主要噪声源,最后通过仿真模型对外调制微波光纤延迟线进行信噪比分析。     

光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用

光子晶体光纤是一种包层由空气孔-石英沿轴向方向周期排列所构成的新型光纤。光子晶体光纤特殊的结构分布和特性,使其在降低光学噪声、陀螺尺寸、温度敏感性,提高陀螺精度和抗核辐射等方面,具有传统光纤陀螺不可比拟的优越性。本文综述了光子晶体光纤的概念、在光纤陀螺方面的独特优势,以及其在光纤陀螺应用方面的研究进展和前景。     

平移不变离散小波变换在光纤陀螺信号处理中的应用

光纤陀螺输出信号中主要含有白噪声和具有非平稳、长程相关、自相似性及具有1/fγ类型谱密度的分形噪声,传统的滤波方法难以去除这类噪声,小波分析的多分辨分析特性,使之成为分析分形噪声的有力工具.文中分析了光纤陀螺输出信号误差特性,建立了输出信号的数学模型,在分析了分形噪声的特性的基础上,采用小波变换方法生成分形噪声.在实验室环境下采集了某型号光纤陀螺仪输出信号,对其进行多种小波滤波方法滤波对比实验,并进行了实验结果分析,实验结果表明采用平移不变离散小波变换半软阈值滤波方法可以有效地去除分形噪声和白噪声,克服了硬阈值法有较大的方差和软阈值法有较大的偏差的缺点.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

分布式光纤温度传感器的设计

分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统,它可以实时测量空间温度场的分布。在对功率调制型光频域喇曼反射光纤温度传感器的研制过程中,利用直接数字合成芯片AD9859作信号源,通过测量激光功率波形和反斯托克斯喇曼反射信号波形的振幅和相位,经过优化设计,在6KM的系统中空间分辨率达到了1米。     

Chaotic laser synchronization and its application in optical fiber secure communication

In this paper, optical fiber chaotic secure communication is proposed bycoupling chaotic laser synchronous system with optical fiber propagation channel.Feedback synchronous system of chaotic semiconductor lasers is presented andsynchronous error and decoding formulae are demonstrated. Synchronization betweentwo chaotic laser systems with distributed feedback semiconductor lasers at wavelengthof 1.31 μm is simulatively achieved with almost zero synchronous error. Parametermismatch, synchronous transient response and noise effect on the system are studied.Robustness of synchronization and anti-perturbation can increase by increasing thefeedback coefficient of the system. Influence of group-velocity-dispersion and self-phasemodulation of optical fiber on chaotic laser signal and synchronization are analyzed, and itis found that group-velocity-dispersion affects pulse shape, synchronization and decoding,and limits optical fiber propagation distances, and self-phase modulation does not affectpulse shape, w     

一种高方向灵敏度光纤F-P超声传感系统设计研究

针对光纤F-P超声传感器工作点易偏离问题,设计了基于双波长稳定技术的低细度光纤F-P传感系统,建立了双波长光纤F-P传感系统的DE算法数学模型,优化设计了一高正交精度光纤F-P传感系统,建立基于该传感器的激光超声检测系统,实验研究了该传感器探测超声信号的有效性和方向灵敏度。结果表明,该传感器可以有效检测试样中激发出的超声表面波信号。激发源与传感器轴向夹角为0°时,表面波幅值最大。随着激发源与传感器轴向夹角增大,表面波幅值降低。激发源与传感器轴线垂直时,幅值下降达80%,说明该传感器有很强的方向性。     

Analysis of the performance of subcarrier multiplexed (SCM) optical systems

In addition to the distortion effect due to the quadratic phase response of single-mode optical fiber, other impairments affect subcarrier multiplexed (SCM) optical transmission systems when using either semiconductor lasers or intensity external modulators at the transmitter in the case of hybrid AM/QAM channeling. In the first case several effects are considered, which give rise to different distortion phenomena: intrinsic “dynamic” distortions due to interaction of photons and electrons in a semiconductor laser, clipping impulsive noise, AM-FM conversion effect due to the joint action of semiconductor laser static and dynamic chirping and fiber chromatic dispersion, nonlinear distortions due to the Kerr effect, interferometric noise due to the joint action of semiconductor laser chirping and optical fibre multiple reflections. In the case of an external intensity modulator, the distortion noise due to its intrinsic nonlinear response is analyzed. The analysis provides useful information about the design and the performance evaluation of SCM based optical access networks.     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

埋入式F-P光纤应变传感器的疲劳性能试验研究

光纤传感器的研究应用代表着混凝土桥梁结构健康监测技术的发展趋势。针对基于白光干涉的埋入式F-P光纤应变传感器的测试原理及主要结构参数进行了分析，介绍了该传感器的制作工艺特点。通过对传感器的疲劳性能试验，验证了该传感器具有优良的精度稳定性和耐久性，满足桥梁施工现场复杂状况下混凝土结构应变监测的要求。     

正弦波调制对谐振式陀螺中谐振信号的影响

谐振式光纤陀螺（R—FOG）是利用光学Sagnac效应实现对转动角速度检测的一种高精度惯性传感器件。理论分析了正弦波调制特性,搭建了光学微谐振腔的调制解调实验系统,实验对比了正弦波、锯齿波、三角波3种调制波形对谐振信号信噪比的影响,得出了正弦波调制效果最好,提高了谐振信号的信噪比。针对不同调制幅度和频率条件下的正弦波调制对谐振信号的影响进行了测试,得出了调制幅度和调制频率对谐振信号的影响,为光学微谐振腔在谐振式陀螺系统应用中相位调制选择最佳的参数提供了参考。     

基于波长解调的Fabry-Perot型光纤MEMS压力传感器的设计

提出了一种新的压力传感器的设计,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和波长解调理论测量压力.设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器.阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响.系统采用可调谐激光器进行信号访问,利用反射谱的相位变化完成信号解调.理论分析和模拟计算验证了传感器加工制作方案的可行性.     

DBR光纤激光应变传感研究

光纤激光器是一种信噪比很高的优质光源,具有光束质量好、窄线宽、高功率等优异的性能,将光纤激光器应用于传感,能弥补布拉格光栅传感的不足.通过利用光纤激光器构成的光纤激光传感器与光纤布拉格光栅传感器相比较,进行应变传感实验研究.实验结果说明光纤激光器型传感器具有更高信噪比和输出功率.与传统的布拉格光栅比较,输出信号的功率增大了23 dB,信噪比得到19 dB的提高.线宽减少了约1/5.     

白光玕涉型EFPI光纤应变传感器理论模型的研究

从光纤的耦合和多光束歼涉的原理出发，建立了非本征型Fabry-Perot玕涉仪光纤应变传感器的模型，并对其理论模型进行了详细地推导，得到了白光光源下玕涉型EFPI光纤应变传感器的理论计算公式。建立了传感器系统，用LED作为白光光源得到反射光谱。实验结果表明与理论模型数值模拟相一致，验证了理论模型的正确性。