采用萨格纳克干涉仪与螺旋相位片生成矢量光束

萨格纳克干涉仪中传播的两束光具有相同的光程,因而适合用于高稳定的合束系统,螺旋相位片作为无源、分离器件具有螺旋光束转化效率高、工作环境适用条件低等优点。研究将萨格纳克干涉仪和螺旋相位片结合起来生成矢量光束的方法具有重要的研究意义。通过分析光束的轨道角动量态和偏振态在萨格纳克干涉仪中的演化规律,优化设计出了等腰直角三角形的合束光路结构。合束装置可以不使用1/2波片进行光束偏振态调制,因此光路结构更紧凑和稳定。通过旋转检偏器方法测量了生成矢量光束的阶数。实验结果证实了合束方法的高稳定性和高效率。     

基于游标效应的萨格纳克干涉仪温度传感器

提出了一种基于光学游标效应的级联光纤萨格纳克干涉仪和光纤模态干涉仪高灵敏度温度传感器,并对其传感特性进行了实验研究。光纤萨格纳克干涉仪由一段保偏光纤和3 dB四端口耦合器组成,光纤模态干涉仪由一段少模光纤与两段单模光纤熔接形成。选取光纤萨格纳克干涉仪作为温度传感器,光纤模态干涉仪充当滤波器。通过控制保偏光纤和少模光纤的长度,使光纤萨格纳克干涉仪的自由光谱范围为2.63 nm,光纤模态干涉仪的自由光谱范围为2.82 nm,两者的自由光谱范围相近又不相等,从而形成光学游标效应。实验结果显示,单个光纤萨格纳克干涉仪的温度灵敏度为-1.30 nm/℃,级联光纤模态干涉仪后,其温度灵敏度提高到-18.19 nm/℃,放大倍数为13.99。该传感器制造工艺简单,稳定性好,不需要特殊的增敏材料来提高灵敏度。     

萨格纳克干涉仪级联的高灵敏度温度传感器

设计了一种由两个萨格纳克干涉仪（SI）级联组成的光纤温度传感器,并用实验证明了传感器在游标效应下的温度灵敏度放大特性。该传感器由两段不同长度的熊猫保偏光纤构成两个SI,然后两个SI旋转一个角度级联在一起组成一个温度传感装置,其中SI₁用着温度传感,SI₂用着参考。由于两个SI具有相近的自由光谱范围,级联时它们干涉谱叠加形成一个自由光谱范围很大的低频包络线。利用包络线漂移来考察温度变化,能够获得放大的灵敏度。实验结果显示级联后传感器的温度灵敏度为11.03 nm/℃,而单个SI₁单独测量温度的灵敏度为-1.01 nm/℃。因此利用游标效应后,灵敏度增加了10.9倍,而且实验测量结果与理论计算结果基本吻合。     

相位压缩技术在光纤应变传感器中的应用

介绍了相位压缩技术在光纤应变传感器中的应用,对其工作原理进行了分析,给出了数学模型,并进行了实验研究。理论分析及实验表明。与普通干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大了数百倍,并且系统不受外界缓变量的影响;该系统的线性度为0．18％,精度为0．17％。     

基于萨格纳克环与光栅的双波长光纤激光器

报道一种基于保偏光纤的萨格纳克环与级联的光纤布拉格光栅的双波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简单的线性腔结构,所用的萨格纳克环担当了梳状滤波器,光栅组构成了波长选择器件;在偏振烧孔的作用下,通过调整偏振控制器,激光器能够输出5种不同的激发模式,其中,双波长2种,单波长3种;所有的激发线具有小于0.3nm线宽,大于24dB的光学信噪比;同时,该激光器展示了较好的波长与峰值功率稳定性.     

基于细芯光纤内嵌马赫曾德尔干涉仪的应变传感器

研究了基于细芯光纤内嵌马赫曾德尔干涉仪的光纤应变传感器,通过将一根细芯光纤熔接在两根单模光纤(SMF)之间,构成了一种光纤内干涉的马赫曾德尔干涉仪。当单模光纤中的光耦合进细芯光纤时,一部分光耦合进细芯光纤纤芯作为芯模传输,另一部分光耦合进细芯光纤包层中激发出包层模沿包层传输,当芯模和包层模再耦合进单模光纤时发生干涉。当应变作用在细芯光纤上时,干涉条纹发生漂移。通过解调干涉条纹对应变的漂移量实现应变测量,在0~2000 με的测量范围下,测得的应变灵敏度为-1.83 pm/με,并且实验结果与理论分析有很好的一致性。该传感器具有体积小、制作简单、灵敏度高等优点。     

消除正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的全光纤干涉仪

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一.提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析.该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm.实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得的结果基本一致,验证了该方法的实用性.     

基于微分干涉仪的新型光纤声传感器

基于微分干涉仪原理，建立了一套新型光纤声传感器系统。对该系统进行了理论分析，建立了系统的数学模型，推导并分析了干涉仪的输出信号，并以宽频信号做声源进行了实验研究。实验结果与理论分析相吻合，解决了目前双干涉仪线性范围窄的问题，简化了信号处理电路，可使用低相干光源，并且系统不受外界缓变因素的影响，对宽频声源定位的误差小于1％。     

干涉型光纤应变传感技术的发展与应用

详细论述了干涉型光纤应变传感器的特点、分类及各自的工作原理,包括麦克尔逊型、马赫-泽德型、萨格奈克型、法布里-珀罗型干涉仪的应用介绍;分析并比较了各类干涉应变传感器的性能指标和参数;给出了其各种类型传感器的适用范围;并且对近几年来的干涉型光纤应变传感器的新应用进行了重点介绍.分析表明,随着科学技术的不断发展,干涉型光纤应变传感器将在各种工业领域发挥更多更重要的作用.     

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.     

基于乙醇灌注边孔光纤的Sagnac干涉型温度传感器

提出并研究了一种基于乙醇灌注边孔光纤(SHF)的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤,其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中,利用乙醇的折射率随温度的变化,改变边孔光纤的双折射系数,使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移,从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20℃～80℃的温度变化范围内灵敏度为86.8pm/℃,为普通光纤布拉格光栅(FBG)传感器的8倍。     

基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器。扰动作用在传感光纤上引起传输光波相位的变化,可以通过Sagnac干涉仪进行检测。所提出的光纤传感器包括三个Sagnac干涉仪,它们共用一个宽带光源(BBS),并通过两个光电探测器(PD)检测干涉信号。由于宽谱光源的相干长度很短,因此只有经历相同路径的两束光会发生干涉,这样的路径存在三条。其中一个光电探测器检测有着相同环路长度的两个Sagnac干涉仪的信号之和,另一个光电探测器检测由法拉第旋光镜和传感光纤组成的干涉仪中的干涉光强。通过对探测器接收到的信号进行数学运算可以对扰动进行定位。实验结果表明,所提出的传感器可以检测并定位扰动。10次实验的最大定位误差为370 m,平均定位误差为270 m。     

基于环形Mach-Zehnder原理的分布式光缆检测系统研究

为了实现海底光缆故障的检测与定位,采用环形M-Z(Mach-Zehnder)干涉结构建立分布式光缆检测系统,利用两路干涉输出的时间差实现定位功能。阐述了该分布式光缆检测系统的组成及工作原理。使用Optisystem软件进行仿真分析,验证系统可行性。利用互相关时延估计法直接在时域上对信号进行处理获得定位结果。理论分析和测试结果表明,该系统能够快速、有效地实现扰动事件的检测与定位,平均定位误差最大为16.5 m。     

基于Sagnac干涉仪的新型声源定位光纤传感器

利用法拉第旋转镜（FRM）把Sagnac光纤干涉仪的环形光纤臂改成单臂直线结构的新型零程差干涉仪，克服了传统Sagnac光纤干涉仪结构上的缺点。另外，FRM作为偏振补偿器解决了偏振诱导信号衰弱问题。对该装置进行了理论分析，并以管道的泄漏声为例进行了实验研究，实验结果与理论分析相吻合，定位误差小于1％，表明该装置可以实现宽频声信号源的定位。     

基于Sagnac型的双光路平衡探测光纤声传感器

为解决传统声电传声器易腐蚀、易受电磁干扰等问题,提出了一种用光纤提取声音的声光换能器结构。该传感器以Sagnac干涉仪为原型,利用声压作用于感应光纤产生的光弹效应实现光波相位的调制,采用3 × 3耦合器构建双光路平衡探测系统,通过干涉实现语音信号的解调,将光电转换后得到的幅值相等的两路信号进行差分处理,消除共模干扰信号和降低光源噪声。实验测试表明,系统性能稳定,波形失真小,在300~3 400 Hz范围内实现声音信号的提取与还原。