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.     

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。     

基于光子晶体光纤传感器的瓦斯监测系统

空芯带隙型光子晶体光纤以其独特的结构和导光机制,具有其它普通光纤无法比拟的优势,这种光纤传感器在气体检测方面灵敏度更高。设计了以这种传感器为检测元件,基于Zig Bee的无线传感器网络的瓦斯监测系统,实验测试结果与样本值比较表明:相对误差在10%以内,基本达到了实时在线监测瓦斯的目的。     

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.     

光子晶体压力传感器研究

介绍了一种新型光子晶体压力传感器,利用压力使光子晶体带隙的变化特性制作压力传感器,提出了通过测量透射光的变化来测量压力的检测方法。结果表明:传感器的测量范围和灵敏度与构成光子晶体的材料特性有关,材料弹性模量小时,灵敏度高;2种材料的弹性模量和泊松比相差大时,测量范围小。该传感器体积小、重量轻。     

熔融拉锥光纤耦合器波长响应研究

基于变分理论,分析了常规对称单模熔融拉锥光纤耦合器的腰部区域和梯度区域的耦合行为,得出了耦合器耦合比与波长的关系,并在熔融拉锥机的实验平台上进行了相应的波长响应实验,理论和实验结果都表明:在一定波长范围内,耦合比不但对波长敏感,且响应具有单调性。利用此特性,光纤耦合器有望作为光波长敏感元件,开发出结构简单、造价低廉的光波长探测器。     

基于光纤辐射效应的温度传感器工作波长研究

辐射后光纤的损耗值显著增加,这种现象被称为光纤辐射致衰减（ RIA）效应。基于RIA效应的温度特性,搭建了一种新型的光纤温度传感器。为选择合适的传感器工作波长,基于位形坐标模型理论对锗磷（ Ge/P）共掺杂光纤在825～1500 nm范围内的RIA谱特性进行了研究,发现短波段光纤RIA对温度的依赖性明显优于长波段。选用了常见的850 nm普通单模光纤作为敏感光纤,搭建光纤温度传感器,最后对所搭建温度传感器的性能指标做出了评估。     

基于拉曼放大和掺铒光纤激光器的远程无源传感系统

提出了一种包含拉曼放大和掺铒光纤激光器的远程无源传感系统。该系统中拉曼放大的剩余泵浦功率可用作掺铒光纤激光器的泵浦源,产生的激光信号作为传感信号省略了额外的传感光源。由于拉曼放大作用,可以实现75km长距离无源传感而获得超过40dB的高信噪比。     

Novel configuration for wavelength conversion based on cross-gain modulation in semiconductor optical amplifiers

Novel configuration for cross-gain modulation (XGM) wavelength conversion based on the single-port-coupled semiconductor optical amplifier (SOA), in which the input and the output share one port, has been demonstrated with the output extinction ratio as high as 15 dB, even in the 2.5 Gbit/s wavelength up conversion with a 12.8 nm span. Owing to the existence of double-pass gain and the transmission loss of the rear facet, the novel scheme can be achieved with simpler implementation and higher output extinction ratio, compared with the conventional schemes based on double-port-coupled SOA either with identical long chip or double long chip.     

基于镜像结构光子晶体的微加速度计设计

镜像结构光子晶体能够在一定范围的频带内形成单一的透射峰,受其他频率的光子影响小且易于观察。从理论结果可以看出,这种光子晶体透射率与所受的轴向应力在一定范围内呈简单的线性关系。据此,该设计以典型的单悬臂梁结构为基础设计一种新型加速度计。在单悬臂梁根部所受应力最大处,用镜像结构光子晶体替代以往的力敏电阻器,通过测出透射光强算出透射率,进而可算出加速度的值。从模态分析图中可以看到这种加速度计具有更好的稳定性和抗干扰性。     

基于分布式光纤温度传感器测量系统

分布式光纤测温传感器是一种用于实时测量空间温度分布的新兴技术，从其理论依据入手，全面介绍了该系统硬件的实现过程，并讨论了实验结果及系统准确度。系统应用于航材仓库的温度监测，取得良好效果。     

光纤表面等离体激元共振传感器中光传播特性的理论分析

光纤表面等离体激元共振传感器是一种易于小型化的SPR传感器,常用于开发便携式传感检测设备,也可用于远距离实时在线检测.在本研究中,采用特制光纤作为导光介质来制作一种新的光纤SPR传感器.由于光纤中光传播相当复杂.仅凭过往经验来设计传感器将不能保证其检测精度.因此,针对本研究中光纤的特点,建立了光纤中光传播模型,并结合菲涅耳公式推导出该类光纤SPR传感器中光总反射系数与光波长的关系,最终绘制出理论SPR曲线并计算出共振波长.研究结果为该类光纤SPR传感器的设计及光谱分析提供了重要理论依据.     

基于单片机的比色光纤高温测量系统设计

比色光纤测温属于典型的非接触式测温技术,具有耐腐蚀、耐高温以及光路可弯曲等优点,适合高温铸造炉等特殊测温场合。但已有的光纤高温仪大多使用DSP处理器,编程复杂且成本高。本文以单片机处理器为核心设计高性价比的比色光纤高温仪。首先介绍比色光纤测温的原理与方法,然后论述基于51单片机的比色光纤高温仪的软硬件设计,重点论述跟单片机有关的温度发送、接收与显示等内容。实验结果表明,最大测温误差不超过8℃,满足一般高温铸造炉的测温要求。     

光纤液滴传感器实现汽油溶液的鉴别

光纤液滴传感器是利用光纤来监测液滴的增长过程,通过分析随液滴下降过程而变化的光强变化曲线,获得反映液体的物理、化学性质的“光纤液滴指纹图”的测试系统。本文利用光纤液滴传感器测量了不同型号的汽油溶液,同时测量了不同型号的汽油溶液按比例混合后的液滴指纹图,通过对比分析液滴指纹图可以实现汽油溶液的鉴别。     

光纤乙炔气体检测系统的研究

基于乙炔气体的光谱吸收特性,提出了一种带有参考通道的光纤乙炔气体在线实时检测系统。为了消除被测气体以外的其它随机因素的影响,在设计过程中采用了双光源、双光路、双气室结构。论述了运用双波长补偿法来克服系统中存在的光路扰动、解决系统不稳定问题、提高测量准确度的原理。给出了该光纤乙炔气体测量系统的实验结果。     

基于DSP的光纤电压传感器的设计

为了克服传统电压传感器的稳定性差和精度低的缺点,提出了一种新型基于DSP的光纤电压传感器设计方式,并对其工作原理及特性进行了分析和讨论。应用双光路补偿和软件补偿法相结合的方法来减小温度对系统的影响,实验结果表明:新型光纤电压传感器的精度已达到0.1%。     

基于相位生成载波的全光纤传感器定位研究

分布式光纤传感系统可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监测.提出了一种用相位调制器进行外调制来提高分布式光纤传感器定位精度的方法.构造基于迈克尔逊干涉仪的全光纤振动传感器系统,并在反射端加相位调制器进行调制,使经过反射端反射的光干涉后的信号处于高频段,而未经反射端反射的光干涉后的信号处于低频段.通过高通滤波和相位解调,获得与外界扰动呈正比的信号,用这一信号进行定位,可以消除因为光纤中的瑞利散射等产生的回光干涉信号的频谱叠加,提高定位精度.该方法结构简单,易实现,通过理论分析和实验证明:采用该方法可以有效提高系统的定位精度.     

基于光纤技术的叶定时传感器的设计

叶片振动测量对航空发动机、电站涡轮机及各种压气机的强度设计和研究及安全监测非常重要，光纤传感器的出现，克服了传统感器的缺陷，为实时精确测量高速旋转叶片振动提供了可靠的保证，描述了工于光纤传感技术的叶尖定时传感器的设计及其性能。     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。