干涉型光纤传感器复用系统的消偏振衰落技术

提出了在干涉型光纤传感器的复用系统中将各个传感器的输入偏振态反馈信号加权叠加用于复用系统输入偏振态控制的方案。经分析，该方案可达到的最小可见度与文献分析的复用系统输入偏振态控制的理想效果相接近。经过信号处理能使各个光纤传感器的可见度均达到其最大值１，从而消除了复用系统中各单元的偏振态衰落。     

干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的分析研究

光纤干涉仪中的偏振态保持或控制技术是干涉型光纤传感器研究中极为重要的一个问题.特别当干涉光的两臂中的偏振态正交时,干涉仪输出的干涉信号为零,这时传感信号将完全消失.这原则上可以采用保偏光纤技术解决,但目前保偏光纤和保偏光纤耦合器成本高、技术不完善,人们对光纤水声传感器等干涉型光纤传感器中的偏振衰落问题的解决一般采用低双折射率光纤加消偏振态衰落或偏振控制的方式.经过研究分析,可以认为光纤干涉仪中的两臂偏振态的变化总体效果等同于从第一只耦合器输入光波的偏振态变化,当该输入偏振态的变化等于光纤干涉仪中两臂偏振态的反变化时,输入偏振态补偿了干涉仪中的偏振变化,因此有可能通过控制输入端光纤的偏振态达到对光纤偏振控制的目的. 对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理做了较深入的理论分析,推导出反馈系统的反馈信号与输入偏振态的关系式,建立并根据系统闭环控制物理模型,分析了光纤偏振控制器电压初始值要求及该反馈系统可能存在的稳定点,对消偏振衰落系统的设计和制作有较大的指导意义.(PD12)     

基于马赫-曾德尔原理光纤传感器偏振态的研究

基于马赫-曾德尔原理的光纤传感器广泛应用于管道的实时监测中,分析了此类光纤传感器的输出功率随入射光偏振态及光波在长距离光纤传输中偏振态变化的影响。通过Matlab仿真研究了分布式光纤传感系统的偏振衰落,论证了光波传输中的偏振衰落现象对输出条纹的可见度产生了很大的影响。提出了一种利用动态的偏振控制系统对光波偏振态进行控制从而减少偏振衰落的方法,并且展望了改进后的分布式光纤传感器在工业管道的探测领域中具有相当广阔的前景。     

双Mach-Zehnder光纤干涉仪中的模拟退火偏振控制算法

基于双Mach-Zehnder光纤干涉仪的分布式光纤油气管道安全检测及预警系统运行时,由于光纤等效双折射和输入偏振态扰动的影响,常出现相位偏移而导致用于报警定位的两路检测信号相关性下降而产生定位误差。本文提出基于双臂检测信号相关系数的模拟退火算法对输入偏振态进行实时控制,在系统信号相关性恶化时,通过反馈控制改变输入偏振态以恢复信号的良好相关性。现场实验表明,基于双臂检测信号相关系数的模拟退火偏振控制算法,可快速寻找到偏振态最优点,使检测信号维持良好的相关性;相较采用偏振控制之前,系统的工作稳定性得到了明显提高。     

光纤通信网中波长选择开关的时频传递性能

为了适应高精度光纤时频传递与光纤通信网融合的发展趋势,对光纤通信网中常用的波长选择开关(WSS)的时频传递性能进行了研究。基于波分复用、单纤双向还回和光学真时延补偿的方案搭建了一套高精度光纤时频传递系统,研究了WSS的输出端口、输出损耗和输入光信号的偏振态变化对时频传递性能的影响,并在此基础上研究了含WSS的时频传递系统的开闭环特性以及闭环情况下WSS的动态切换对时频传递系统的影响。实验结果表明,WSS的引入对光纤时频传递性能的影响是可以控制的,证实了在含WSS的商用光纤通信网中进行高精度时频传递是可行的。     

基于偏振控制技术提高光纤受激布里渊散射慢光稳定性研究

基于对光纤中抽运光束和斯托克斯光束的偏振态控制,提出了一种提高受激布里渊散射(SBS)慢光稳定性的实验方案。通过在保偏光纤两端分别熔接保偏光环行器(快轴阻塞)组成一个慢光单元,确保了光纤中抽运光束和斯托克斯光束具有一致的偏振态(沿保偏光纤慢轴)。建立了基于此慢光单元的SBS慢光实验研究系统,对脉宽为38ns的高斯脉冲获得了0.87ns/dB的时间延迟;相对于不加偏振控管的单模石英光纤而言,该慢光单元系统的布里渊增益因子提高了3倍。研究表明:该方案能有效地提高SBS效应和SBS慢光时延的稳定性。     

无端偏振控制器实验

在相干光通信、半导体激光放大器及某些偏振态调制光纤传感器中要求输入光偏振态稳定。文章分析了单模光纤受外应力作用所产生的应力双折射效应，并研究了采用四个光纤挤压器组成的无端偏振控制系统。     

偏振态调制的偏振无关的干涉型光纤传感器

针对低双折射光纤双束干涉型传感器两壁偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型干涉型光纤传感器的消偏振衰落方案。通过在光纤干涉仪的任何一臂加对光波偏振态适当的高频调制,在输出端高频滤波后,可以消除仪两壁偏振态的随机变化的影响,获得干涉信号可见度为0.707的稳定输出,从而实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

波长解调用偏振无关光纤干涉仪的研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中,干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化以及两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振效果,并通过实验进行了有效地论证。     

干涉型光纤传感器阵列消PIF技术的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型消偏振方式,它可以在可见度略有下降的情况下,较好地消除偏振态变化引起的信号可见度的随机变化。该方案是通过相互正交的两个偏振态来补偿由于其中一个偏振态变化导致的干涉信号衰落。通过自动增益控制电路可以使传感信号稳定,能够在信噪比有所下降的情况下消除偏振衰落的影响,实现了干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

N元DFB激光器传感阵列解调信号偏振衰落分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪解调N元DFB阵列传感信号时的偏振衰落问题.运用邦加球和光纤中偏振光传输理论,利用模型的等效简化,通过详细的理论分析,得到优化控制下阵列传感信号最低可见度的下限表达式,并通过计算机仿真,验证了结果的正确性,详细分析了仿真实验的结果.     

A pixel-level automatic calibration circuit scheme for capacitive fingerprint sensor LSIs

We propose a pixel-level automatic calibration circuit scheme that initializes a capacitive fingerprint sensor LSI to eliminate the influence of the surface condition, which is degraded by dirt during long-time use. The scheme consists of an automatic calibration circuit for each pixel and a calibration control circuit for the pixel array. The calibration is executed by adjusting variable capacitance in each pixel to make the sensor signals of all pixels the same. The calibration control circuit selects the pixels in parallel, and calibrates all pixels in a short time. The scheme was applied to a fingerprint sensor LSI using the 0.5-/spl mu/m CMOS process/sensor process, and clear fingerprint images were obtained even for a degraded surface condition. This confirms that the scheme is effective for capturing consistent clear images during long-time use.     

PGC调制—解调光纤水声传感器的研究与实现

对适用于干涉型光纤水声传感器阵列的PGC(相位载波)调制—解调单元光纤水声传感器进行了研究,分析得出了光纤水声传感器PGC检测新的带宽要求;采用半导体激光器光源及其光频率调制技术,研制成功了高灵敏度的PGC调制—解调单元光纤水声传感器,获得了稳定的水声信号,并在国家水声一级计量站完成了测试。     

光纤干涉仪输入光偏振态反馈控制理论分析

具有较大非平衡长度的光纤Mach-Zehnder干涉仪解调DFB激光器传感信号时,存在着偏振衰落现象,为了解决这一问题,提出了一种对干涉仪输入光偏振态进行反馈控制的方案,论述了具有反馈控制功能的干涉仪信号解调系统,推导了反馈控制系统的控制信号与干涉仪条纹可见度之间的关系式,分析了该系统在不同光信号输入情况下的工作状况,从理论上证明了利用该系统可在一定条件下使干涉仪的条纹可见度稳定在1附近,论证了该方案消除干涉仪解调传感信号时偏振衰落现象的可行性。     

Polarization-induced fading in fiber-optic sensor arrays

The statistics of polarization-induced visibility fading is studied for fiber-optic interferometric (Michelson or Mach-Zehnder) sensor arrays made of either regular single-mode fibers or polarization-maintaining fibers. Performance is measured in terms of the probability to observe visibilities, all of which exceed a given value, for all members of the array. Very poor performance is obtained for arrays made of nonpolarization maintaining fibers, unless the input state of polarization is dynamically controlled to optimize the visibility of the worst sensor of the array. While the use of the more costly polarization-maintaining fibers could, in principle, solve this polarization-related fading problem, finite extinction ratios of couplers and splices make the performance of such arrays comparable to that of nonpolarization maintaining arrays with optimally controlled input-polarization     

Polarisation-induced visibility limits in interferometric fibre-optic sensor arrays

Polarisation-induced fading is analysed in Mach-Zehnder-type interferometric fibre-optic sensor arrays. Given a sensor array configuration and the polarisation properties of individual elements, a procedure is presented to find an optimal input state of polarisation which maximises overall sensor visibility. It is shown that for both serial and parallel arrays with N sensor elements, the visibility of the worst-case sensor configuration can be maximised to a value of sin ( pi /2N).<>     

Energy efficient cooperative spectrum sensing in wireless multi-antenna sensor network

This paper will address sensor selection problem for spectrum sensing in a cognitive radio network. The sensor’s limited energy is an important issue which has attracted more attention in recent years. An energy efficient cooperative spectrum sensing will hereby be proposed when multi-antenna sensors are used. Two decision-making techniques are utilized for the combination of antennas’ signals in each sensor: hard and soft decision-making. OR rule is used for hard decision-making technique while selection combining, equal gain combining and maximum ratio combining (MRC) are used for the soft one. In each combination scheme, the sensor selection is a problem by means of which both the energy consumption is minimized and the detection performance gets satisfied. The problem is solved based on the standard convex optimization method. Simulation results show the achievement of a significant energy saving compared to the networks using single-antenna sensors specifically in low signal to noise ratio state. Among all methods, MRC combining enjoys the least energy consumption, as well; it satisfies the desired detection performance.     

基于探测器阵列组件的光斑辅助定位系统的设计

设计并实现了一种基于探测器阵列组件的光斑辅助定位系统。该系统以120元Si-PIN探测器作为光电传感器,将其排列为正方形,由120路光电转换电路将每个光电传感器采集到的电流信号转换为电压信号并与预先设置的阈值电平进行比较,以判断该点探测器是否探测到光信号,在CPLD时序控制下将每个探测器的响应情况通过数据采集电路实时传送至上位机。将探测器阵列组件放置在指定位置,通过调节光源位置直至上位机反映的图像为对准后的形式,由此实现光斑辅助定位。经测试表明,该系统能实现240mm×240mm大面积、精度2mm的光斑位置实时探测和辅助定位,且相对传统方式更加简单可行。