采用分布式偏振串扰检测保偏光纤环质量的研究

提出将偏振串扰分析仪用于光纤陀螺(FOG)保偏光纤(PMF)环绕制在线检测、原料PMF质量检测、成品PMF环总体检测和热应力检测。通过对原料光纤检测,可以有效减少原料光纤固有缺陷对光纤环的影响。通过PMF环绕制在线检测,可以有效检测出光纤环在绕制中的缺陷、监控绕制张力、定位绕制光纤位置和改进绕制工艺等。通过光纤环热应力检测,可以了解骨架、光纤固化胶由于热应力作用对光纤环性能的影响。研究表明,分布式偏振串扰测量是大幅提高PMF环质量的一个有效手段。     

基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术

分析和仿真了含两段保偏光纤的光纤Sagnac干涉仪输出光谱特性,获得消除两段双折射光纤交叉敏感的条件。提出了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术。采用实心保偏光子晶体光纤作为传感光纤,搭建了基于双段保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的侧向压力传感系统,分别进行侧向压力测试及温度影响实验。实验结果表明,侧向压力灵敏度可以达到的0.287 7 nm/N,同时由温度变化引起的漂移量小于0.1 pm/℃。     

光源谱型对保偏光纤应力传感信号的影响

保偏光纤对入射的线偏振光具有偏振保持能力,用白光干涉系统可实现准分布式应力、温度和位置传感。超辐射发光二极管(SLD)当驱动电流较小时,光谱服从高斯分布;随着驱动电流增加,中心波长向短波方向漂移,光谱畸变,可用两个高斯函数相加拟合。本文详细分析了SLD光源在不同驱动电流下的谱型分布及拟合曲线,并在保偏光纤应力传感系统中进行了实验,实验结果表明随着光源输出功率增加,在耦合点两侧对称分布着伪耦合点。当光源功率为15 mW时,伪耦合点的耦合强度比力致耦合点的耦合强度约小15 dB。     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

白光扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

采用白光扫描干涉法,利用Michelson干涉仪中移动臂的移动补偿保偏光纤中产生的光程差,从而实现对保偏光纤绕组中偏振耦合点的耦合强度及空间位置分布的有效检测。分析了白光干涉仪的原理、结构以及干涉条纹特点,进行了保偏光纤环的扫描测量。结果表明,第一个保偏光纤环的质量优于其他各环,证明了仪器设计理论和实验结果相符。     

保偏光纤偏振耦合应力传感器的研究

作用在保偏光纤上的横向应力可以引起偏振耦合现象,通过测量耦合强度可以检测应力的位置和大小,实现应力传感.设计了应力施加装置,包括底座、手动微位移台、数显测力计、施力探头、旋转台、光纤夹持机构和受力支架.在1根直径125μm,拍长2.1 mm的保偏光纤上进行了应力大小和作用长度对偏振耦合强度影响的实验研究.结果表明作用长度为拍长一半的奇数倍时,耦合强度最大.在部分区域耦合强度和应力大小成线性关系,可应用于应力传感器中.     

Influence of polarization extinction ratio on distributed polarization coupling detection

Distributed polarization coupling in polarization-maintaining fibers can be detected by using a white light Michelson interferometer. This technique usually requires that only one polarization mode is excited. However, in practical measurement, the injection polarization direction could not be exactly aligned to one of the principal axes of the PMF, so the influence of the polarization extinction ratio should be considered. Based on the polarization coupling theory, the influence of the incident polarization extinction on the measurement result is evaluated and analyzed, and a method for distributed polarization coupling detection is developed when both two orthogonal eigenmodes are excited.     

反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法

设计了一种反射型保偏光纤温度传感器,介绍了其原理并给出了传感方程。分析表明:光路传输损耗变化是引起传感方程参数变化的主要原因,在需要重装光路的应用场合,需要对传感方程参数进行现场校准。结合输出信号和传感方程系数的特点和关系,将传输损耗与传感器本征参数分离,提出了一种简单实用的现场校准技术并建立了计算模型。采用该技术,在校准时只要给出传感头所处位置的一点温度值便可实现传感方程所有参数的校准。搭建了实验系统,通过改变光路传输损耗进行了校准实验,分别采用曲线拟合和模型计算方法进行了数据分析和对比,对该方法进行了验证。实验表明,在-30～60℃的温度范围内,校准前后温度传感器的精度均可达到±0.5℃。     

保偏光纤定轴技术的仿真及实验分析

根据保偏光纤侧视成像定轴原理,应用光线追迹方法,分析了保偏光纤侧视成像定轴过程,模拟考察了熊猫型保偏光纤侧视成像的光强分布与偏振轴方位角及物平面位置的关系.对比仿真结果和实验观测结果,对五指型光强分布特征值判断法进行了改进.比较了透镜效应侧视成像的不同定轴方法,发现改进的五指型光强分布特征值判断法的特征值在90°位置附近具有更高的定轴精度,更易于实现保偏光纤偏振主轴的定位.这种方法适用于制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时,在偏振主轴0°或90°方位角时的高精度定轴.     

Generation of microwave and millimeter-wave based on polarization scrambler and polarization maintaining fiber

A new method is proposed to generate microwave and millimeter-wave by using polarization scrambler and polarization maintaining fiber （PMF）, which is based on the coupling and the interaction between the two polarizations of the initial non-chirp Gaussian optical pulse in PMF. The expressions of the microwave and millimeter-wave are derived by couplemode theory. Moreover, the feasibility is analyzed simulatedly. At lasl, 0-120 GHz microwave and millimeter-wave can be produced by adjusting system parameter or input pulse duration. The project is of great simplicity, stability and high export efficiency.     

面向生化样品的太赫兹偏振传感研究进展

太赫兹(Terahertz,THz)波具有相干性好、信噪比高、辐射能量低等性质,在传感领域有着广泛应用。此外,THz传感还具有实时、非接触、无标记、非电离等优点,在生化传感特别是生物活性物质的传感中有着重要应用。但THz传感也存在着灵敏度低、水的吸收强、检测信息有限、适用性差等缺陷。介绍在THz时域偏振光谱传感技术方面的系列工作,采用微结构器件作为传感器,使用透射或反射传感方法分别检测了细胞、氨基酸和脱氧核糖核酸(DNA)几种生化样品。实验结果表明：与传统的谐振传感方法相比,偏振传感方法的品质因数和传感灵敏度均有着显著提高;反射式传感有效避免了水对THz的吸收,实现了液体环境下活性生化样品的传感;使用具有手性的微结构器件作为传感器,或利用手性THz波作为激发场,可以增强样品的偏振响应,提高传感灵敏度,实现手性分子的传感。     

通道不平衡和天线串扰对瞬态极化测量的影响

雷达目标的极化散射矩阵包含了目标的结构、材料和形状等特征信息,在目标识别、分类以及抗干扰等领域 可发挥重要作用。准确获取目标的极化回波信息是进一步利用极化特征进行目标识别分类的前提。本文依据瞬时极化 测量体制,针对实际的双通道瞬时极化雷达系统,推导了包含通道不平衡和天线串扰等系统误差的数学模型。通过仿 真分析,获得了通道不平衡和天线串扰对提取目标极化散射矩阵的影响,为瞬时极化雷达系统设计和系统校准工作提 供依据。     

Panda型保偏光纤偏振轴检测技术

保偏光纤偏振轴的测定是保偏光纤应用中的关键技术。在基于图像处理的Panda型保偏光纤定轴系统中,针对应力圆边缘检测存在伪边缘造成应力圆圆心定位不准的问题,提出了一种基于最小二乘法改进的圆检测方法,通过检测到的圆参量计算阈值并剔除阈值范围外的边缘点,进行迭代拟合,迭代过程中圆参量不发生变化后停止迭代。实验结果表明:该方法可以很好地去除噪声和伪边缘对圆检测造成的干扰,并对真实Panda型保偏光纤端面图像的处理有较好的鲁棒性。     

同时偏振成像探测系统的偏振图像配准研究

同时偏振成像探测技术是一种新型的偏振成像探测技术,它能在同一个探测器上同时获得被探测目标0、45、90、135 4个偏振方向的偏振强度图像。为了准确获取被探测目标的偏振信息,这４幅图像的配准显得尤为重要。为了使配准精度达到0.1个像元,结合同时偏振成像探测系统的成像方式,提出了一种基于空域和频域互相关的偏振图像配准方法。该方法使用硬件和软件相结合的方式完成图像的配准。首先使用空域互相关的算法实现图像的像元级粗配准;然后使用频域互相关的像元级配准算法进行像元级精配准;最后使用频域互相关的亚像元配准算法实现偏振图像的亚像元级配准。     

高速光通信系统中偏振模色散的补偿

光纤中偏振模色散已成为高速光通信系统增容的主要障碍,文章对现有的各种偏振模色散补偿方法进行了综合评述。认为用偏振控制器与保偏光纤构成的夺模色散自动补偿系统是一种首选方案。     

Theoretical analysis on polarization deviation and switch windowoptimization in nonlinear optical loop mirror demultiplexer

This paper investigates theoretically two of the dominant issues on a nonlinear optical loop mirror (NOLM) demultiplexer: the sensibility to the polarization deviation between signal and control pulses and the optimization of the switch window width. The complete nonlinear Schrodinger equations concerning the different states of polarization between signal and control lights are firstly established to study the impact of the polarization deviation on the demultiplexed signal. Considering simultaneously the channel crosstalk and the timing jitter between signal and control pulses, the switch window width of NOLM is optimized to achieve the best demultiplexing performance. The theoretical analysis shows that the polarization deviation has to be controlled less than 20° within the bit error rate (BER) of 10^-9 s. The optimal amount of the pulse walkoff is a little less than half of the slot width of the OTDM system     

Crosstalk detection schemes for polarization division multiplextransmission

Polarization division multiplex (PolDM) is a bandwidth-efficient and sensitive modulation format suitable for upgrading bandwidth-limited trunk lines. We show how control signals for polarization demultiplex can be obtained efficiently. For interleaved return-to-zero (RZ) signals, incoherent crosstalk has to be detected and minimized. In other cases, in particular for non-return-to-zero (NRZ) signals, coherent crosstalk senses penalties much better and should be detected instead. NRZ transmission experiments with either scheme are presented at a data rate of 2×10 Gb/s, with endless polarization tracking. Polarization mode dispersion (PMD) tolerance is also assessed     

A novel waveguided polarization mode splitter using refractiveindex changes induced by superlattice disordering

The operating principle of our polarization mode splitter is based on the polarization-dependent refractive index changes induced by disordering InGaAs/InP superlattices. We disordered superlattices by the Si₃N₄ cap-annealing method and measured the near-field patterns to confirm that the device functioned properly at a wavelength of 1.52 μm. The crosstalk was about -10 dB. We should be able to improve the characteristics of this device by optimizing its structure. This device requires no electrical control and will be very suitable for semiconductor monolithic integrated circuits     

Distributed optical fiber vibration sensing system based on polarization detection

A novel distributed optical fiber vibration sensing system based on polarization detection is proposed and demonstrated. A Faraday rotator mirror is employed at the end of the system, which eliminates the slow polarization variation of signal light and only responses to rapid polarization change caused by external vibration interference. Based on the sensing signal characteristics, the location of polarization disturbance point can be detected accurately. Experiments on polarization controller simulation and actual vibration detection show that a higher localization accuracy better than 1% is successfully obtained in 13.8 km, 21.2 km and 35.8 km sensing fibers systems.