光纤激光拍频传感器

从传感系统结构的角度分两方面介绍了光纤激光拍频传感技术的研究进展:一是超短腔偏振光纤激光拍频传感系统,利用激光谐振腔生成的两个正交偏振激光,阐释了正交偏振拍频传感器的技术原理及其波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等大规模传感器阵列技术。另一个是较长谐振腔的多纵模光纤激光拍频传感系统,介绍了直腔型和环腔型两种传感原理,以及结合波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等技术的光纤激光拍频传感网络,实现了传感的大规模网络化。这些传感器将在环境监测、地震勘测、大型土木工程健康监测、水声检测、航天航空等领域具有广阔的应用前景。     

基于多芯少模光纤位移传感器的研究

提出一种基于新型多芯少模光纤模式干涉原理的位移传感器,该传感器由两段单模光纤和一段多芯少模光纤组成。研究了该传感器的实现原理,并实验验证。实验结果表明当光纤轴向被拉伸0~60μm时,该新型传感器的检测灵敏度为-61.17pm/μm,与理论计算结果之间的误差小于3.9%。因此,当使用高分辨率光谱仪作为接收器时,该传感器可检测17nm的位移变化。     

基于纵模拍频控制的激光稳频技术

介绍了一种新的双纵模激光稳频技术:基于激光频率与纵模频率间隔的对应关系,通过精密锁相控制技术将两相邻纵模的拍频频率锁定在射频频率标准上,以控制激光谐振腔腔长,实现锁定激光频率的目的.理论分析表明,激光频率稳定度与两相邻纵模拍频频率的稳定度相同;实验上以射频频率标准为参考,精密锁定了He-Ne激光两相邻纵模的拍频频率及激光频率,且对采用该技术稳频的两套He-Ne激光系统进行了比对.实验结果表明,激光频率的稳定度为5×10-10(1 s积分时间),5×10-11(100 s积分时间).     

多纵模光泵远红外激光的实验研究

实验研究了多(双)纵模和单纵模光泵NH_3分子系统的远红外激光输出特性,与理论计算作了比较,结果表明:在相同泵浦总功率条件下,适当控制激光器的工作参数,两者可产生相同的远红外谱线,能保持相同的波谱质量,并有大致相同的输出功率密度。     

基于高阶模干涉的光纤应变传感器

介绍一种利用光纤内的高阶模干涉原理实现对应变测量的新型光纤应变传感器.在采用相同光纤的条件下,该应变传感器具有与光纤布拉格光栅(FBG)相反符号的应变系数,其温度灵敏度与FBG传感器相同,而应变灵敏度约为FBG传感器的2倍,非常适合与FBG结合实现应变与温度的同时测量,并具有结构简单、制作方便和成本低等特点.     

半导体多纵模激光器相干特性分析

本文运用傅立叶干涉分光计的原理和matlab工具 ,从半导体多纵模激光器的光谱图来分析其相干特性 ,指出其作为短相干光源的局限性 ,理论分析与实验结果基本一致。     

利用拍频反馈控制调制频率实现再生锁模的光纤激光器

根据EDFA中的传输方程分析了再生锁模光纤激光器的自启动过程,指出采用拍频反馈控制调制频率实现再生锁模光纤激光器运转的前提,是利用在工作波长范围内呈现反常色散特性的谐振腔所具有的自发调制现象来把腔内连续或准连续光的稳态打破以产生光脉冲.阐述了如何在再生锁模光纤激光器中行之有效地提取误差信号,并通过反馈来控制调制频率,从而在实验中保证了再生锁模光纤激光器在24h的连续运转中一直保持稳定的锁模状态.     

拍频自反馈锁模光纤环形激光器

报道一种由光纤环形激光器的拍频信号中提取高重复率正弦电信号，并以此信号调制腔内强度调制器，实现调制频率与腔长自适应的主动锁模方法。采用此方法获得重复率为２．５ＧＨｚ，脉宽为１１ｐｓ的变换极限超短光脉冲。     

单频光纤激光器单纵模区间测量方法的研究

提出了波长计测量法测量1550 nm保偏光纤激光器单纵模区间,并与频谱扫描法、F-P腔法等测量方法进行了比较。实验结果表明三种测量方法得到的单纵模区间相同,说明波长计测量法也可以用于1550 nm保偏光纤激光器单纵模区间的测量。     

DBR光纤激光器拍频传感及其组网技术研究

研究了基于单纵模分布Bragg反射(DBR)光纤激光器的拍频解调传感技术,并对其组网技术进行了探讨。由于光纤本身的固有双折射,DBR光纤激光器能够产生两种正交偏振模式的激光,而这两种偏振模式的频率差拍会在射频域形成对温度变化极为敏感的拍频(beatfrequency)。实验结果表明:在20～100℃的温度范围内,激光器拍频随温度的增加呈线性减小,其线性拟合度高达0.99981,拍频灵敏度为0.51063MHz/℃。这种偏振式光纤激光器具有高输出功率、高信噪比、低解调成本和窄输出线宽等特点,有助于构建大规模的光纤有源传感网络。参考近年关于光纤传感网络的报道,提出一种有源光纤环形传感网络的构想。     

基于环行腔光纤激光器的应力传感器

提出并演示了一种基于大直径光纤锥的马赫曾德尔干涉仪应力传感器。以锥形光纤马赫曾德尔干涉仪作为滤波器,对掺铒光纤的增益谱进行梳状滤波,最终在环行光纤谐振腔中实现激光的产生并输出。所采用的马赫曾德尔干涉仪在作为滤波器件的同时也能够对光纤轴向应力进行传感,最终实现激光器输出波长随应力增加而向短波长方向漂移,实验结果显示其在波长1557 nm附近传感的敏感度达到了3 pm/。基于该锥形光纤的马赫曾德尔干涉仪具有成本低、制作简便和机械强度高的优点,使其更有利于商业化规模制作。     

基于激光位移传感器的无线通信技术研究

传统无线通信系统存在透明传递特性,不能实现传感器位移数据的预操作,数据传输偏差高、效率低等缺陷,为此,设计了基于激光位移传感器的无线通信系统。采用多路传感器同时采集、操作、显示以及传输,采用ZigBee技术建立无线传感器网络,通过传感器的终端数据采集模块,设计了网络协调器模块同上位机的通信接口,并给出无线通信系统检测程序。实验结果表明,该系统极大地提升了激光位移传感器的使用效率,并且数据无线传输的实时性和准确率都较高。     

基于光纤激光传感器的双频超声测量

提出一种基于分布布拉格反射式(DBR)光纤激光传感器用于液体环境中的双频超声测量系统。选用3MHz和7MHz的双频超声信号,通过改变调频指数,获得了四种不同情况下DBR光纤激光器的频谱输出,与理论分析相一致。结果证明,DBR光纤激光传感器可以用来检测双频超声信号。     

高稳定性单纵模布里渊光纤激光器的实验研究

本文提出了一种用可调谐半导体激光器（TLS）泵浦的高稳定性单纵模布里渊光纤激光器（SLMBFL）。该激光器利用Brillouin泵浦光（TLS激光）只在环形器内运行一次,这样Brillouin泵浦光就不会在谐振腔内共振,确保了激光器谐振腔的高稳定性从而使Brillouin激光在该谐振腔内形成共振而输出。实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到13．4m时谐振腔的自由光谱范围变为15．2MHz,正好与光纤的Bfillouin增益带宽接近,此时SLMBFL开始表现为单纵模振荡。实验结果表明,该光纤激光器的功率转化效率为42．5％,最大输出功率为267．6roW。单纵模激光输出的信噪比与其泵浦激光的信噪比提高近10dB。SLMBFL对TLS的高频噪声有很好的抑制作用,其输出线宽小于5KHz。     

Polarimetric optical fiber sensor using a frequency stabilizedsemiconductor laser

Improved performance of a polarimetric optical fiber sensor for remote temperature measurement by the use of a frequency-stabilized semiconductor laser is discussed. The temperature change is measured from the phase delay between two orthogonally polarized modes in a polarization-maintaining fiber. The sensor output signal is demodulated utilizing direct modulation of the laser frequency. The center frequency of the modulated laser is locked to a Fabry-Perot interferometer by controlling the injection current. The minimum detectable temperature is evaluated experimentally to be less than 0.005°C, which is several times smaller than that obtained with the free-running laser     

基于锁模光纤激光器的光学频率梳

基于锁模光纤激光器的光学频率梳是一种新型的光梳发生器。介绍了其产生的基本原理,分析了以射频标准、光频标准以及高次谐波与铯原子跃迁频率标准比较等方法对重复频率,进行精密控制,抖动在10μHz以内;以及采用基频倍频自参考法、2f-3f干涉法等对偏移频率8进行精确测定和稳定性控制,其稳定性达到10mHz。报道了国内外基于锁模光纤激光器的光学频率梳最新研究进展情况,并简单介绍了其在时间、长度精密测量以及与光频有关的科研生产领域中的应用,展望了未来的发展方向。     

基于楔形腔结构的光纤光栅位移传感器

提出一 种基于楔形腔结构的光纤光栅(FBG)位移传感器设计方法,制作了具有结构简单、体积小、 测量精度可调节和抗 电磁干扰等优点的FBG位移传感器。通过对制作的FBG位移传感器进行标定实验,得出传感 器的灵 敏度系数为13.77pm/mm,相关系数达到了0.99,线性度良好。在钢筋混凝土柱双向偏心 受压试验中,与电类位移计的测量结果对比表明,本文制作的FBG位移传感器测量结果准 确,实用性强,适用于工程结构长期的位移监测。     

单纵模被动调Q脉冲激光频率稳定性研究

采用脉冲波形观察、干涉条纹成像和角度光强扫描3种方法相结合,设计并建立了进行单纵模(SLM)被动调Q脉冲激光频率稳定性测量的实验装置,同步获得光滑的脉冲波形、面阵CCD上的多光束干涉图像和角度扫描F-P标准具的激光透射强度曲线,通过比对分析实验结果表明,该脉冲激光的长期频率稳定性为10-7量级。