保偏光纤拍长测量的光源调制压力方法

提出一种用光源调制和施加压力相结合进行保偏光纤拍长测量的方法，利用锁相放大提高测量信号的信噪比，故使测量装置既结构简单，易于操作，又能达到较高的测量分辨率和重复测量精度。测量结果表明，利用该测量方法进行测量的装置其拍长测量范围为０．１￣７０ｍｍ，测量分辨率可达０．００５ｍｍ，测量的重复精度达０．０５ｍｍ。     

光纤传感用激光光源技术

光纤传感系统离不开激光光源,作为被测量信号载体的光波,激光光源本身的性能,如激光器的功率稳定性、线宽、相位噪声等参数对光纤传感系统的探测距离、探测精度、灵敏度以及噪声特性起决定性的作用,因此发展优质激光光源已成为近些年的研究热点。本文简要论述了激光光源在光纤传感领域的发展状况;重点介绍了窄线宽激光光源、可调谐激光光源以及宽带白光光源在光纤传感技术领域中的应用需求;概括了现有激光光源在光纤传感中所面临的主要限制因素和关键技术。为了进一步提高光纤传感系统的性能指标,获得可在任意波段、任意时刻实现的超窄、超稳理想激光光源将是未来光纤传感的一个主要研究方向。

     

干涉型光纤水听器灵敏度校准方法研究

研究了利用贝塞尔函数比值来估算得到干涉型光纤水听器光相移的方法,而得到光纤水听器的相移灵敏度。对理论模型进行了模拟,并对一推挽式干涉型零差光纤水听器进行了实际校准。     

一种时域解调激光干涉仪调制信号的方法

针对某低频水平振动校准设备的激光干涉仪,利用NI公司的多功能采集卡,采集激光干涉仪的调制信号及与其同相位的电容式位移传感器的输出信号.根据激光干涉仪调制原理,提出一种时域解调调制信号的方法.根据调制信号条纹的时域特性和它被限幅的实际特点,利用labview软件实现了信号的解调,并将电容位移传感器信号作为参考信号,还原解调后信号的相位,从而得到振动台高精度的振动波形.实验证明,此方法对连续振动信号的解调效果良好,具有较好的重复性和稳定性,精度可达到激光干涉仪发射激光波长的四分之一.     

光纤水听器时分复用检测电路带宽与串扰分析

在光纤水听器时分复用系统中,需要设计高增益,大带宽的信号检测电路.为了减小系统的噪声同时抑制通道问串扰,必须选择合适的电路带宽.本文分析了待检测信号带宽与脉冲形状的关系,以及电路串扰率与电路带宽,脉冲宽度、通道问延时的关系,给出了电路串扰率的解析表达式,得到了电路串扰带来的解调信号误差的表达式,分析表明电路串扰导致的解调信号误差的幅度与电路串扰率成正比,与前一通道施加的声信号的幅度的贝塞尔函数成正比,最后给出了与理论分析相符的实验结果.     

利用光纤和调制半导体激光的准直方法

本提出了一种新的激光光纤准直方法。利用光传播的平行性和直线性，光学准直技术被用于精密地建立几何参数的测量基准，在这些应用中，光束、处理电路的漂移、杂散光是影响测量精度的主要因素。为了消除这些影响，本利用调制半导体激光技术和光纤技术形成准直光束，四象限探测器进行探测，相敏检波技术对光电调制信号进行解调，所有的信号共享同一信号处理信道，且光束的调制频率远离杂散光的频率范围，激光光束漂移杂散光、电路漂移被抑制，在１ｍ范围获得了０．３μｍ的准直精度。     

一种用于光纤陀螺光源的新型ATC系统设计

针对光纤陀螺的光源对ATC的基本要求，给出了造成谐振腔温度变化的因素，对LD的帕尔贴制冷原理和传统ATC的工作过程给出了详细的数学分析，建立了LD光源的ATC数学模型；根据系统在高频和低频干扰下的仿真结果，进行了系统参数优化和改进，设计了一种新型的高精度、双向调节ATC系统，在降低功耗的同时大大减小了光源驱动电路的散热和体积，实现了光源驱动电路的高精度、低功耗和小型化．在-30℃～30℃范围内的实际测试数据显示该系统较传统ATC精度提高了一个数量级，达到了0．1％，温度控制精度达到0．1℃，该系统对于光纤陀螺精度的提高和其它半导体激光器的温控研制有着重要的参考价值．     

低频柱形光纤矢量水听器的加速度计性能研究

针对低频拖曳线列阵和海底固定布放线列阵应用,研究以碟型光纤加速度计为敏感元件的光纤矢量水听器的建模和优化方法,提出小尺寸、高灵敏度的低频柱形光纤矢量水听器的加速度计方案。     

干涉型光纤水听器虚拟接口设计与实现

为设计干涉型光纤水听器虚拟接口,分析了其输出信号特点,根据非NI采集卡特性,利用VC＋＋设计文件名为hs．dll动态链接库（DLL）。通过调用动态链接库,在LabVIEW平台下编写信号虚拟化VI程序,并采集模拟水听器信号,分析信号特征。结果证明信号达到了虚拟化理想效果,可为虚拟解调干涉型光纤水听器提供接口电路。     

光纤水听器时分复用阵列串扰分析

采用高相干窄带光源的光纤水听器时分复用(TDM)阵列中,信号光与其余通道的泄漏光之间不是简单的强度叠加,而是互相干涉。以此为基础,推导了8路TDM阵列中各通道光束相互作用的理论公式,得到了光开关的消光比是决定系统串扰的主要因素,最大串扰值约为消光比的一半的结论。信号解调采用相位载波解调(PGC),由于串扰频率分布广且远高于信号频率,提出了采样前先低通滤波的信号检测方案,该方案可滤除串扰高频成分,大大减小串扰频率混叠对PGC解调的影响。     

LDA光纤耦合高效率高亮度激光输出研究

为了获得LDA(激光二级管阵列)光纤耦合高效率高亮度激光输出,光纤的芯径要尽可能小,并且耦合光束的光参数积必须小于耦合光纤的光参数积,因此必须对耦合光束进行整形。通过比较,选用反射整形法将慢轴的光参数积压缩到了原来的1/4。将LDA光束与芯径400靘,数值孔径0.37的光纤进行耦合试验,得到的耦合效率约为48%,亮度达到108量级。     

使用光纤实现荧光定量PCR检测

阐述了光纤在荧光定量PCR检测中的应用特点和荧光产生机理,给出了光纤耦合效率的计算公式。介绍了试验装置的构成和工作原理,列举了限制荧光检测的实际问题并提供了消除模块背景的方法。试剂检测的结果证实了使用光纤的检测系统具有很高的检测分辨率和8个数量级以上的动态线性范围,完全满足荧光定量PCR检测的要求。     

激光探测告警光学系统设计

为满足激光探测告警光学系统对大视场和光学增益的要求,提出了宽视场有增益光学系统。该系统工作波长范围1.06~1.54μm,全视场角60°,最大口径28mm,PIN光电探测器光敏面直径2mm。物镜采用二片式反远距结构,增大了视场和后工作距离。弯月型负透镜在前,具有平衡像差和棱镜的偏向作用;物镜后放置高折射率标准超半球型浸没透镜,满足小光敏面探测器接收。分析结果表明,系统像高0.99mm,光学增益达15.33,结构简单,可有效降低激光辐射源功率、增强探测距离。     

成组光纤水听器特性研究

成组光纤水听器具有能抑制流噪声、有指向性、灵敏度高等优点,可应用于全光拖曳阵.介绍了成组光纤水听器的概念,建立了其拾取水声信号的水声信号检测模型,理论分析了其灵敏度和指向性.完成了四子单元的芯轴型成组光纤水听器的光学设计和机械设计.在非消声水池中,采用脉冲法测定了其灵敏度和指向性.结果显示:此结构的成组光纤水听器灵敏度为-152dB(0dB=1rad/Pa),与理论值-151dB基本符合;当时,指向性函数主瓣宽度为28°,与理论值26°度基本吻合.     

一种新型全光纤弹速测量系统的研制

研制了一种新型的利用激光光束反射原理的全光纤弹速测量系统。该系统采用了全光纤结构和光纤耦合器等无源器件,以输出光功率1mW, 工作波长1300nm的半导体激光器作为测试系统的光源,用光纤耦合器进行分光,实现了在一根光纤中同时传输光源和接受目标反射的信号光,避免了复杂的调节和准直过程。该系统结构简单、可靠性高,利用它,成功地测量了霍普金森杆发射的子弹速度,结果表明其速度测量相对不确定度小于1%。     

压电水听器线阵与DFB光纤水听器线阵的分析

分布反馈式(Distributed Feedback,DFB)光纤激光水听器因其多方面优越的性能近些年发展迅速,国内已对由其组成的线阵进行了成功的湖试.为检验更大规模DFB光纤激光水听器线阵的实用性能及与传统压电水听器线阵的性能区别,在某湖进行了实验,获得了传统压电水听器线阵和8元DFB光纤水听器线阵的相关数据.分析了...     

评价光纤水听器探头的性能参数

光纤水听器声学性能的准确评价一直是人们非常关心的问题。简要叙述了相位干涉型光纤水听器的工作原理,指出了光纤水听器探头和光纤水听器系统的区别。作为光纤水听器的关键技术之一,光纤水听器探头声学性能的测试还没有明确的规范或标准。为此,提出了有关评价光纤水听器探头声学性能的参数,如相移灵敏度、加速度相移灵敏度、相对加速度相移灵敏度、指向性、相移灵敏度随静水压的变化、相移灵敏度随温度的变化等的定义,并给出了相关的表达式,对准确测量和评价光纤水听器探头的声学性能有一定的借鉴意义。并希望通过这样的讨论,促进光纤水听器探头性能测试的规范和相关标准的制定。     

Nature of heterophase inclusions in high-purity optical fiber materials as studied with 3D laser ultramicroscopy

3D laser ultramicroscopy (3D LUM) is intended specially for determining the concentration and size distribution of submicron inclusions in the bulk samples of high-purity materials for visible and IR fiber optics. In this work the 3D LUM technique is shown to be able to identify the nature of individual inclusions detected. The measurement of the light scattered by an inclusion at a varied probe beam wavelength and polarization and at a varied scattered light collection angle makes it possible to determine the inclusion refractive index. The 3D LUM possibilities are illustrated by the example of studying the inclusion nature in the As₂S₃ glass samples prepared by the direct synthesis from elements in a quartz container at elevated temperatures.     

基于光纤矢量水听器的浅海噪声矢量场特性研究

基于简正波理论分析了浅海噪声矢量场声压和质点振速的强度特性,仿真了浅海声压和质点振速的噪声强度在深度和频率上的变化特性,噪声矢量场强度特性仿真结果与实验测量结果一致。针对声场测量的有效性,给出了加速度通道自噪声谱级和灵敏度必须满足的关系式,并提出了降低自噪声对接收系统影响的两种措施。最后分析并对比了系统自噪声谱级和海洋环境噪声谱级,结果表明,声压通道的自噪声比环境噪声谱级低20 d B左右,Y通道和Z通道的自噪声比环境噪声低3.5 d B以上,X通道的自噪声谱级在200 Hz附近与环境噪声谱级最为接近,约比环境噪声低1.5 d B。     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。