保偏光纤偏振主轴准直方法研究

本文利用信号分析的方法,对保偏光纤主轴位置进行计算和讨论,提出一种准直方法,该方法能适应不同种类保偏光纤的偏振主轴的准直。     

消偏型光纤陀螺的原理及应用分析

干涉型光纤陀螺是通过光纤环的Sagnac效应来敏感外部的旋转角速度,在实际的光纤陀螺系统中,Sagnac效应十分微弱,光波偏振态的随机变化引起陀螺的输出漂移和标度因数的不稳定性,从而影响陀螺的性能,采用光学消偏方法可以减小偏振态对光纤陀螺性能的影响.运用琼斯矩阵分析Lyot光纤消偏器的原理及输入输出端口的互易性,探讨Lyot消偏器的结构参数,结合系统中光信号的特点分析了消偏器对光纤陀螺的影响,并探讨了消偏型光纤陀螺的最优结构.消偏光纤陀螺的测试采样输出数据维持在36.5～37.9,整体来看输出平稳,噪声得到了明显的抑制,从而验证了消偏光纤陀螺的原理及其结构设计的可行性.     

保偏光纤偏振特性自动测试系统的设计与实现

首先介绍了保偏光纤偏振特性的基本测试原理,给出了高精度检偏系统的系统结构,着重介绍了模拟检测电路和基于DSP(Digital Signal Processor)与FPGA(Field Programmable Gate Array)的数字处理电路并给出了电路结构框图,最后对实验数据进行了精度分析.     

基于图像处理的保偏光纤偏振轴高精度检测法

通过CCD显微成像系统采集Panda型保偏光纤的截面图像,利用基于Hessian矩阵的亚像素精度边缘检测算法提取两应力圆边缘线点,进行椭圆拟合后过两椭圆中心连线得到偏振轴轴线,实现了偏振轴轴线的自动识别及与已知键定位轴相对角度的自动检测。实验结果表明,在均值为0、方差为0.5的高斯噪声下,本文方法仍可保证偏振轴角度的检测偏差未超过±0.3°,并对真实光纤截面图像的处理具较好的鲁棒性。     

保偏光纤熔接机偏振主轴对准的结构实现方法

根据保偏光纤的成像特点,以及保偏光纤偏振轴错位角与消光比的关系,通过结构方法完成两侧光纤的偏振轴旋转,实现保偏光纤偏振轴的对准。     

二倍频调制对开环光纤陀螺工作特性的影响

开环光纤陀螺(FOG)常使用压电陶瓷(PZT)实现非互易性相位偏置,但相位调制中的非线性会造成工作点不稳定和Sagnac相位解调误差。本文对PZT二倍频调制和相位延迟导致的寄生调制信号进行了理论分析,进而提出在小角度Sagnac相移输入时利用二、四次谐波监控工作点,在Sagnac相移逐渐变大时利用一、三次谐波监控工作点;同时对比了相位延迟角为0°和90°所引起的工作点不稳定,采用较大相位延迟角可将工作点绝对误差降低到10-5水平,相位解调误差降低到10-5rad水平。     

椭圆芯保偏光纤模间干涉特性的研究

对椭圆芯保偏光纤模间干涉特性进行了仿真研究,通过数值计算分析了椭圆芯保偏光纤模间干涉拍长、模传播常数、模间传播常数差与光源波长的关系,并对椭圆芯保偏光纤椭圆度和纤芯折射率变化对模间干涉特性的影响进行了深入分析,给出了相应的仿真结果和曲线。本文的研究结果对于设计基于椭圆芯保偏光纤模间干涉原理的光纤传感器具有重要的指导作用。     

基于可检测性的设计理念的保偏双光纤准直器精密封装技术

将确保装配和确保制造的设计理念引入到光通信产品开发和生产中,从能否方便地满足保偏双光纤准直器的低插入损耗和高回波损耗的检测指标出发,研究了保偏双光纤准直器的合理结构和装配工艺,提出了基于可检测性的设计理念的保偏双光纤准直器的精密封装技术。该方法已在批量生产实践中应用,提高了生产效率,保证了产品的合格率。     

新型再入式光纤陀螺信号检测灵敏度的研究

为了进一步提高光纤陀螺的检测精度,首先在研究了新型再入式光纤陀螺（RE-FOG）的基本原理及输出信号的基础上,对无源和有源2种结构RE-FOG的检测精度进行了理论分析,并根据干涉信号的特点提出了一种新的信号检测方法．然后讨论了有源结构中自发辐射（ASE）噪声对陀螺灵敏度的影响,并通过实验发现噪声主要依赖于线圈的带宽．最后通过实验和分析得出,在相同光纤长度并考虑自发辐射噪声的前提下,与传统IFOG相比该新型RE-FOG的灵敏度可以提高2个数量级．     

单模保偏光纤偏振测试方法

随着单模光纤应用技术的不断发展,偏振特性已经成为影响光纤应用的一个决定性因素.单模保偏光纤可实现光束在光纤传输过程中偏振态保持不变,是目前应用极为广泛的光纤类型.介绍了保偏光纤偏振传输的原理及消光比的定义,设计了一套测量单模保偏光纤消光比的测量装置,并阐述了系统结构及关键技术问题的解决.最后用设计的系统对保偏光纤进行了测试,得到了光纤的相对输出功率与偏转角度的关系,3 m长的保偏光纤的消光比达到了42 dB.     

基于偏振混沌环形激光器的光纤分布传感系统

以混沌对初值的敏感性作传感机理,提出一种基于偏振混沌环形激光器(PCRL)的分布光纤传感系统,并从理论和实验上研究其检测特性。数值计算和初步实验结果表明,利用PCRL输出时域波形的变化可检测引起光纤延迟角改变的应力和振动。为提高观测灵敏度,进而提出一种比直接观察波形更有效的方法,即通过监测相邻环形周期时间内混沌波形的互相关函数峰值来检测偏振混沌分布传感系统是否受到扰动,而且这种检测方法还能对扰动进行定位。初步实验结果表明,PCRL可用于检测引起光纤横向受冲击的分布传感。     

大量程分布式光纤传感器的研究与应用

采用线型和螺旋型光纤传感技术相结合的方法研制出大量程、高定位精度的分布式光纤位移传感器,并对其量程扩展技术和埋设工艺进行了探讨。研究表明,研制的分布式光纤传感器水平位移监测的动态范围达到17 mm,深度定位精度为±0.2 m,可根据需求进行量程扩展,非常适合用于滑坡体深部变形的安全监测。     

一种光纤陀螺随机漂移的高精度建模方法

为减小光纤陀螺随机漂移,采用时间序列分析法对其进行ARMA模型辨识.提出一种全局最优的模型阶次搜索算法,将模型适用性检验方法中的BIC(Bayesian information criterion)用于模型阶次搜索,并采用Pandit-Wu建模思想,把二维搜索化为一维搜索,得到了模型阶次的一致性估计.提出了一种改进的U-C算法,并与长自回归模型计算残差法相结合共同估计模型参数.它将非线性参数估计过程转化为线性过程,使用了正置与逆置漂移时序参与估计,以前向和后向模型的滤波误差平方和最小为参数估计的指标,在p+1维空间中求极小值.采用上述方法确定的模型其残差标准差为0.002 4°,最大预报误差为0.011 2°,能准确预报光纤陀螺随机漂移趋势.     

光纤光栅传感技术在锚索监测中的应用研究

锚索应力、应变状态的长期监测,一直是国内外岩土工程界关注的焦点.传统的监测手段(如电阻应变片测量技术)暴露出灵敏度低、长期稳定性差、寿命短等缺点.针对这一现状,提出了将光纤光栅传感技术应用于锚索应力、应变监测的新方案.结合锚索预应力监测系统,介绍光纤光栅传感原理,并进行光纤光栅和电阻应变片的对比实验,根据实验结果,分析这一方案的可行性和优点.     

基于分布式光纤传感的地下管线监测研究综述

概述地下管线在国民经济和国防建设中的重要作用以及管道失效可能带来的严重后果. 指出分布式光纤传感（DFOS）技术能够对地下管线进行实时监测,为其结构健康和安全运营提供保障. 介绍基于分布式光纤传感技术的地下管线监测原理,阐述该技术在管线泄漏监测、第三方入侵监测、变形监测、腐蚀监测、地质与自然灾害监测和海底管道监测等方面的研究进展.分析当前研究中存在的问题、当下的研究热点以及今后的研究趋势.     

固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据.     

基于C形弹性管的光纤光栅压力位移传感测量

设计了一种基于C形弹性管的光纤布喇格光栅传感结构．用管内过剩压力使弹性管的自由端产生位移和管表面产生的应力对光纤布喇格光栅反射波长进行调谐．得到了光纤布喇格光栅反射波长变化对应于压力和自由端位移的线性关系．在0～6MPa的压力范围内,光纤布喇格光栅反射波长随压力和位移均呈线性变化且压力和位移的传感灵敏度分别达到0.0305nm/MPa和0.0359nm/mm,线性调谐范围分别为0.183nm和0.215nm,波长分辨率分别为3.05pm和0.718pm．