基于应变的多模光纤可调谐光纤滤波器设计

可调谐光纤滤波器技术是波分复用系统的关键技术之一,对于发展全光通信网络和光纤传感具有极其重要的意义。提出了一种基于大芯径的多模光纤可调谐带阻滤波器,其制作方法是将包层/纤芯直径为125/105μm的特种多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现单模-多模-单模(SMS)光纤结构,并使一端单模光纤与多模光纤熔接,另一端只是共轴对接而不焊接。在多模干涉原理的基础上,利用该结构对应变的敏感性实现可调谐光滤波。该可调谐滤波器的调制和解调借助于放大自发辐射(ASE)宽谱光源和光谱分析仪(OSA)实现。详细给出了该滤波器的理论仿真分析,并实验证实了该方案的有效性。     

金属基底增敏的干涉型高温光纤传感器

为了实现对井下潜油电泵机组温度的实时监测,设计了一种由粗锥型单模--多模--单模(Coarse Cone Singlemode-Multimode-Singlemode, CCSMS)构成的马赫--曾德尔干涉(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)型高温光纤传感器。该结构采用直接熔接的方法将单模光纤与多模光纤相熔接;接着通过调整熔接机的熔接参数,在单模光纤上制作出粗锥结构;最后将制备的结构嵌入铜基板的U型槽中,实现传感器的增敏封装。对封装后的传感器的温度响应特性进行了测试。实验结果表明,在40～250℃的温度范围内,该传感器实现了灵敏度为124.9 pm/℃的温度传感。对其稳定性和重复性进行了测试。结果表明,传感器的稳定性最大误差约为0.44%,重复性最大误差约为2.29 pm/℃。该传感器具有灵敏度高、重复性和稳定性好的特点,有望用于油气井下潜油电泵机组的温度监测。     

光纤接头器

英国Lascr2000有限公司最近采用“光桥”法获得了单模光纤和多模光纤的高性能机械拼接，为熔接提供了一种有效的低成本选择方案。     

光纤熔接机的使用心得

随着广电光缆网络的建设 ,大量光缆应用于有线电视网络中 ,在网络的建设和维护过程中我们离不开光纤熔接机。连云港市广播电视局于 1998年购买了日本藤仓ＦＳＭ - 30Ｓ全自动光纤熔接机 ,在近 3年的使用过程中 ,对光纤熔接和熔接机的使用 ,积累了一些经验 ,希望能对广大有线电视工程技术人员有所启示。1　概述ＦＳＭ - 30Ｓ型电弧放电熔接机是专门用来熔接通信光导纤维的设备。可熔接普通单模光纤 (ＳＭ)、多模光纤 (ＭＭ)、色散位移光纤 (ＤＳ)、截止波长位移光纤 (ＣＳ)和掺铒光纤 (ＥＤ) ,也可熔接掺碳光纤和掺钛光纤。熔接机由内部微处…     

高非线性光子晶体光纤与单模光纤低损耗熔接实验

在理论分析基础上,采用常规电弧放电熔接技术,在1550 nm波段对高非线性光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)的熔接损耗机制进行了实验研究,指出模场失配是造成两者直接熔接损耗的主要因素;而熔接过程中因放电电流过大或放电时间过长所导致的光子晶体光纤的包层气孔形变以致塌陷,会引起超过10 dB的附加损耗。采用过渡光纤有效地缓解了两种光纤模场的失配;通过优化放电参数,有效地避免了光子晶体光纤包层气孔的塌陷,实现了高非线性光子晶体光纤和单模光纤的低损耗(<1 dB)熔接。     

基于BOTDR的多模光纤温度传感

针对多模光纤存在的模式耦合和布里渊增益谱展宽限制传感精度的提高等问题,提出利用单模光纤对多模光纤中散射信号的高阶模进行过滤实现多模光纤分布式温度传感精度的提高.分析了多模光纤的布里渊散射与温度传感原理,搭建单模光纤滤模的移频本地外差布里渊光时域反射(BOTDR)系统,测量并比较了两种多模光纤的温度传感特性.结果表明:在...     

多模与单模光纤级联系统对激光束的传输

分析了激光束在光纤中的非线性传输损耗,理论上证明了受激布里渊散射(SBS)是光纤传输能力的主要限制因素;实验上在532nm波段对长度为5m,纤芯半径为1.75μm,数值孔径(NA)为0.11的单模光纤的传输能力进行了测定,结果与理论一致。采用模场耦合理论,推导出多模光纤与单模光纤的直接耦合效率表达式,计算得到耦合效率与所选用的多模光纤和单模光纤的纤芯芯径之间的模拟关系。激光器输出波长为532nm;多模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为12.5μm;单模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为1.75μm,实验结果与理论基本吻合。根据理论和实验结果,设计出多模光纤与单模光纤混合传输方案,在柔性传输较高激光功率的同时可以得到高光束质量。     

基于MSM结构的表面等离子体共振光纤折射率传感器

基于表面等离子体共振(SPR)效应,设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构,并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长,共振深度越深;TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm,TiO2膜厚度为20nm时,传感器性能最优,在1.33~1.41环境折射率范围内,传感器的灵敏度约为6 875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。     

多模和单模光纤实用熔接技术的新进展

电弧熔接法是一种提供光纤间永久连接的公认方法。在此领域内,早期的工作为短段多模光纤的回收利用和含有低损耗、高强度接头的长途线路提供了一种工艺,这种接头从光纤和涂层的几何形状来看,难于从未熔接的光纤中区分出来。随着大长度单模光纤的迅速普及,必须深入研究包括单模光纤在内的光纤熔接工艺。本文将报导工厂已熔接好的多模光纤的带宽及成缆试验结果。此外,还将讨论既适用于多模光纤也适用于单模光纤的最新熔接方法,并介绍熔接的单模光纤的光学、机械和环境试验结果。     

基于保偏光子晶体光纤的高灵敏度曲率传感器

为了能高精度测量小曲率,采用单模-鼓包-保偏光子晶体光纤-多模-单模光纤组成的结构,其中多模光纤和单模光纤之间错位熔接。通过理论分析和实验验证得到在0.04582m-1~0.054776m-1及0.054776m-1~0.06929m-1曲率范围内,谐振波长漂移与曲率变化之间分别存在着线性关系。结果表明,该曲率传感器灵敏度值分别为93.95nm/m-1和30.89nm/m-1,可以应用于健康监测等需要测量小曲率的场合。     

采用两个级联外部调制器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信系统

研究了一种采用两个级联外部调制器基于光载波抑制原理产生四倍频毫米波的光纤无线通信(ROF)系统.在中心站利用电混频器产生副载波复用信号,通过第一个外部调制器产生两倍射频(RF)信号的光载毫米波信号,再通过第二个外部调制器产生四倍射频信号的光载毫米波.实验显示采用频率为10 GHz的射频信号源和2.5 Gbit/s的数据基带信号混频通过两个级联外部凋制器后产生毫米波的频率为40 GHz,并且在单模光纤中传输距离达20 km,功率代价小于2 dB.     

正弦波调制技术在光损耗测试仪中的应用

针对传统光损耗测试仪存在预热时间长、温度变化对红外光源输出功率变化影响较大等不足,提出了用正弦波信号对红外光源进行调制的方案。此方法有效解决了这些问题,获得了较好的测试效果。首先,介绍了三种正弦波信号的产生方法,其中直接数字式频率合成(Direct Digital Synthesis, DDS)方法产生的正弦波具有较高的频率分辨率和频率稳定度。其次,介绍了DDS芯片AD9832的内部构造及转换原理,将其产生的正弦波信号应用到光损耗测试仪中。比较了正弦波信号调制前后以及预热前后红外光源功率的变化情况。结果表明,经过正弦波调制的红外光源的稳定性明显优于调制前,用户能更方便地进行快速光损耗测试     

基于多模干涉和长周期光纤光栅的温度及折射率同时测量

基于多模干涉理论和长周期光纤光栅(LPFG)的传感特性,提出了一种单模-多模-单模(SMS)结构与LPFG级联的光纤传感器,实现了温度和折射率的同时测量。实验结果表明,SMS结构的干涉谱和LPFG对温度和折射率具有不同响应灵敏度,其温度灵敏度分别为0.017nm/℃和0.060nm/℃;SMS结构对折射率不敏感,而LPFG的折射率灵敏度为-35.60nm/RIU(RIU为折射率单位)。因此利用敏感矩阵,实现对温度和折射率的同时测量,得到温度和折射率的最大测量误差分别为±0.59℃和±0.0013。该结构灵敏度高、结构简单,且不易受电磁等干扰。实验结果具有良好的线性度,在生物化学领域应用前景良好。     

A study on the development of transmission-type extrinsicFabry-Perot interferometric optical fiber sensor

The conventional reflection-type extrinsic Fabry-Perot interferometric (EFPI) optical fiber sensor has good sensitivity and resolution compared with other types of optical fiber sensors. However, they have the disadvantage that the distinction of strain direction of EFPI is difficult because of measurement method by only fringe counting. This paper presents the newly developed transmission-type EFPI (TEFPI) optical fiber sensor, which has been improved by additional functions, and whose measuring system differs from that of the reflection-type EFPI optical fiber sensors using a single-mode fiber (SMF) and multimode (MMF) fibers as light guides and reflectors, respectively. The output signal of the TEFPI optical fiber sensor was analyzed with the uniform plane wave-based model, the SMF power distribution-based model and the splice loss-based model; the analyzed signals were then verified experimentally. Based on the results of analysis, the TEFPI optical fiber sensor was fabricated using two single-mode fibers connected to the light source and optical receiver; this was then used in strain measurement. The strain measured by the TEFPI optical fiber sensor was compared with that measured by the electric strain gauge     

High-Speed Multimode Fiber Transmission by Using Mode-Field Matched Center-Launching Technique

We report that the center-launching technique can be improved to selectively excite the fundamental mode of multimode fiber (MMF). This ldquomode-field matchedrdquo center-launching technique enables us to excite only the fundamental mode in the MMF and, consequently, avoid the inherent limitations imposed by the differential mode delay. We realize this mode-field matched center-launching technique simply by fusion-splicing a single-mode fiber (SMF) pigtailed transmitter to the MMF. The splicing condition is optimized to expand the core of SMF slightly so that it can match the mode field distribution of the fundamental mode of MMF. The results show that, by using this launching technique, we can achieve the transmission characteristics similar to SMF and drastically increase the bandwidth-distance product of MMF. For demonstrations, we have successfully transmitted 10- and 40-Gb/s signals over 12.2 and 3.7 km of MMF, respectively, without using any dispersion compensation techniques. We have also evaluated the robustness of the MMF link implemented by using the proposed launching technique against the mechanical perturbations such as the lateral offset between fiber connectors, fiber bending, and fiber shaking.     

基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

提出了一种基于双波长解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉型传声器,采用归一化算法和微分交叉相乘处理(DCM)算法,实现了声信号的准确还原.在归一化算法中,利用椭圆拟合,实现了两路波长光信号的归一化,减小了激光器输出波动对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响;在DCM算法中,通过信号处理及滤波,实现了声信号的准确输出,减小了温度等环境因素对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响.在实验中,采用对比法,测试了基于双波长解调的光纤FP干涉型传声器的特性,结果显示器件实现了灵敏度为210 mV/Pa、频率响应为100～3 15 0 H z的声信号测量,能够很好地应用于语音识别、噪声测量、空气声探测等领域.     

用于光纤陀螺的超辐射发光二极管组件

超辐射发光二极管(SLED)作为一种非相干性宽带光源，是光纤陀螺仪(FOG)和光纤传感器的理想光源，也是光时域反射仪(OTDR)和中短距离光通信的主要光源之一。SLED组件采用8脚蝶形式或14脚双列直插式管壳全金属化气密性封装，标准单模光纤(SA伊)或保偏光纤(PMF)耦合输出。组件包括SLED管芯、半导体致冷器(TEC)、热敏电阻，可带背光探测器。使用时可通过外电路对组件实现功率控制和温度控制，使组件能长期稳定工作。与光纤耦合效率可达45％以上，光谱宽度大于40nm工作电流100mA)。     

基于多模光纤偏振烧孔效应的双波长掺铒光纤激光器

基于多模光纤(MMF)引入的偏振烧孔(PHB)效应,研制了一种环形双波长掺铒光纤(EDF)激光器.单模光纤(SMF)-MMF-SMF组成的结构使MMF不同偏振方向的反射模在波长上分开,利用PHB效应实现双波长的输出,输出波长间隔可通过改变MMF的长度改变.实验对比了1.6 m和3.0 m长的MMF输出波谱特性,结果表明...     

光载射频信号在多模塑料光纤中的传输特性研究

实验研究了光载射频信号在多模塑料光纤(POF)中的传输特性,将24GHz的正弦波信号与1.5Gbt/s的数字信号进行混频后再通过光强度调制器产生双边带调制光信号,将双边带调制信号通过多模POF发送至接收机,在接收机转化为24GHz的射频信号。实验结果表明,这种双边带调制的光载波射频信号可以在多模POF中传输50m后而功率代价可以忽略不计。     

MEMS可调谐平顶窄带光学滤波器

设计了一种基于MEMS技术的可调谐光学滤波器,它通过光栅将输入的宽带光信号色散展开,以一个MEMS扭镜选择将对应滤波器通带的光信号反射至输出端,从而实现光学滤波和波长调谐功能。滤波器的输入端采用单模光纤,输出端采用多模或者少模光纤,可以实现窄带且平顶的通带特性。经过参数优化,仿真分析得结果显示,采用多模/少摸光纤输出的两种滤波器,其0.5 dB和25 dB带宽分别为0.95 nm/0.29 nm和1.39 nm/0.69 nm,分别满足100 GHz和50 GHz信道间隔的DWDM系统要求。由于输出端采用多模或者少摸光纤,从该滤波器输出的光信号不能继续在单模光纤中传输,只能由光探测器接收,因此该滤波器一般应用于全光网络节点中的下载端口。