分布反馈光纤激光水听器封装结构的设计

针对分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题,设计了一种开孔套管式封装结构。通过对DFB激光器的封装,使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上,利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏。基于有限元软件ANSYS对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算,然后加工制作了开孔套管结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品,并利用振动液柱法进行了测试。试验结果显示,DFB光纤激光水听器在20～800Hz的声压灵敏度达到-131dB左右,灵敏度起伏不高于±1.5dB,表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用,有效抑制了频响曲线的起伏,改善了DFB光纤激光水听器的水声探测性能。     

Design of encapsulated structure of distributed feedback fiber laser hydrophone

针对分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题,设计了一种开孔套管式封装结构.通过对DFB激光器的封装,使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上,利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏.基于有限元软件ANSYS对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算,然后加工制作了开孔套管结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品,并利用振动液柱法进行了测试.试验结果显示,DFB光纤激光水听器在20～800 Hz的声压灵敏度达到-131 dB左右,灵敏度起伏不高于±1.5 dB,表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用,有效抑制了频响曲线的起伏,改善了DFB光纤激光水听器的水声探测性能.     

分布反馈激光器驱动与波长扫描模块设计

分布反馈(DFB)激光器被广泛用于气体、水质的开放光程监测,其驱动的稳定性和波长扫描的精确性是影响监测系统性能的主要因素.为提高监测系统性能,通过分析分布反馈激光器的工作原理,研究高稳定驱动和高精度波长扫描方法,设计了驱动和波长扫描电路.以5 Hz的锯齿波作为扫描信号,以5 kHz的正弦波作为调制信号,用叠加的信号作为驱动芯片MAX3669的输入信号,获得了良好的实验效果.实验的成功,为提高整个开放光程气体监测系统的精度奠定了基础.     

光学薄膜技术改善分布反馈（DFB）激光器的光谱特性

地了利用镀光学薄膜的方法来改变镀层厚度,可以有效地将原来处于双模工作的１．３±ｍＤＦＢ激光器变为单模工作。模式改变起主导作用的是加镀膜以激光器端面反射特性中的相移。实验表明,镀膜技术可成为改善ＤＦＢ激光器单模工作的一种辅助方法。实验结果有助于理解相移对激射特性的作用。     

多波长光纤激光器的研究

以一种环形腔结构的 MW- EDFL为例 ,详细说明了多波长光纤激光器的结构特点、工作原理和研究现状 ,同时介绍了几种多波长光纤激光器的最新报道 ,并预言了多波长光纤激光器的广泛应用     

具有动压反馈的配流轴的动态特性

在径向柱塞泵配流轴摩擦副的静压支承系统中,增加了压力补偿元件,使该系统具有动态反馈本文讲座了配流轴摩擦和静压支承在两类工况下动态特性。     

负载反馈油管对负载敏感液压系统动态特性影响的探讨

应用AMESim对采用负载敏感传动控制的钻机回转液压回路进行建模仿真,分析负载敏感泵负载反馈油管的通径和长度对液压系统动态特性的影响,得出负载敏感液压系统对负载反馈油管的要求.     

流量反馈型电液比例方向阀动静态特性研究

针对现有电液比例控制技术中内反馈阀结构复杂,制造难度大,控制精度低,而采用电反馈阀成本高,难以满足普通用户需求,且二者在机械结构上不兼容,为设计制造带来不便等问题。突破传统原理,创造性地将位移-流量反馈原理应用到三位四通比例方向阀,构造开环可工作的比例方向阀,在此基础上进一步增设电子闭环通道,用前馈控制器消除内反馈与电闭环之间的耦合。研究中,根据阀的结构及工作原理建立完整数学模型,通过合理假设将其动态模型简化为一阶线性系统并进行理论分析;进一步在SimulationX仿真平台上建立阀的多学科模型,分别对阀处于内反馈和电闭环两种工作模式下的动静态特性进行仿真研究,通过数字仿真确定出阀的主要结构参数,制造出样机,在试验台上对物理样机的基本特性进行测试,验证仿真结果的正确性,表明新原理阀具有较好的动静态性能。     

光纤光栅反射率分布对外腔半导体激光器的影响

在三腔镜近似的条件下,利用等效腔模型,完成了光纤光栅外腔半导体激光器(FBGECL)的理论建模。利用光纤布拉格光栅相关理论,对FBG-ECL模型进行了修正,着重考虑了光纤布拉格光栅的反射率分布、中心波长偏移以及边模抑制比对FBG-ECL性能的影响。对FBG-ECL的等效反射率、阈值增益和线宽特性进行了数值分析。结果表明,在考虑光纤布拉格光栅中心波长与设计波长偏移量、光栅反射率分布以及边模抑制比后,等效腔理论模型更加符合实际情况,可以更为准确地分析实际情况中FBG-ECL的相关特性,对设计应用于FBG-ECL的光纤光栅有一定的指导意义。     

光学薄膜技术改善分布反馈(DFB)激光器的光谱特性

报导了利用镀光学薄膜的方法来改变镀层厚度,可以有效地将原来处于双模工作的１．３μｍ ＤＦＢ激光器变为单模工作。模式改变起主导作用的是加镀膜层影响到激光器端面反射特性中的相移。实验表明,镀膜技术可望成为改善ＤＦＢ激光器单模工作的一种辅助方法。实验结果有助于理解相移对激射特性的作用。     

用于雷达回波仿真的小型化微波光纤延迟线

针对高分辨率雷达回波信号仿真对带宽、线性度和延时性能的要求,设计了X波段雷达测试与校准应用的小型化微波光纤延迟线。分析了雷达回波模拟源对距离延迟单元的性能要求,根据系统指标,研制了用于宽带雷达信号线性电光转换的关键器件—直接调制分布反馈(DFB)激光器。基于光纤反射镜,设计与实现了一种小型化的反射式延迟线结构。最后,利用矢量网络分析仪对系统的微波传输性能进行了测试分析。结果表明:直接调制DFB激光器的-3dB模拟调制带宽高达21GHz。基于该激光器的微波光纤延迟线,针对X波段雷达测试应用可提供40、80、120μs不同延时的目标回波模拟,其带内幅度平坦度小于±0.5dB,相位非线性小于10°,同时线性动态范围大于60dB,满足雷达回波仿真与校准过程对于信号附加幅频误差和相频误差的要求。     

应用于早期火灾探测的CO传感器

为了实现对火灾的早期探测,设计了一种高精度、高灵敏度CO传感器。该传感器以激射波长的为2.33μm的连续型分布反馈激光器为光源。采用波长调制光谱(WMS)技术与一次谐波量化的二次谐波检测方法相结合的研究手段,对典型环境压力下复杂、重叠的光谱吸收特征进行分离,从而实现了良好的选择性和较高的灵敏度。基于Allan Werle方差的系统长期稳定性评估分析表明,系统的检测限(LoD)为1.18μL/L;当积分时间达到205s时,系统能够实现0.08μL/L的测量精度。最后,纸、棉花以及松木等容易产生阴燃的可燃物燃烧实验表明,所研制的传感器具有良好的早期火灾探测能力。     

High sensitivity fiber laser geophone array and field test analysis

In this paper we report the development and field test analysis of a high sensitivity fiber laser geophone array. The fiber laser geophone array, as well as a moving-coil geophone array for comparison purpose, is field tested using the downhole explosion method at different points of the array at Shengli oilfield, Shandong, China. The detailed information of the acquired seismic signals, e.g. waveform, frequency spectrum, and noise is analyzed for assessing the performance of the fiber laser geophone array. Single channel contrast, gather contrast and stack section contrast are analyzed between the fiber laser geophone and moving-coil geophone. In comparison the moving coil geophone, fiber laser geophones have the advantages of high sensitivity, wide bandwidth, and good high-frequency response. This work shows that using fiber laser technology to develop geophone for micro-seismic data acquisition system is both advantageous and feasible.     

双包层光纤激光器的研究进展

在概述双包层光纤结构和包层泵浦激光器的结构原理、种类的基础上,综述了近年来高功率包层泵浦光纤激光器在连续和调Q方面以及在拉曼光纤激光器方面的最新进展,并展望了包层泵浦光纤激光器的应用前景。     

痕量N2O气体检测系统的设计与实现

建立了基于光谱吸收技术的检测系统,用于快速、准确地测量N2O气体浓度。首先,从理论上证明了二次谐波、一次谐波与N2O气体浓度之间的关系;然后,设计了痕量N2O气体浓度检测系统,利用光源调制、锁相放大等技术,实现了强杂波背景下气体浓度弱信号的解析;最后,实验测试了系统的检测性能、抗干扰能力及检测结果的可重复性。测试结果表明,系统能够在0～1%有效检测N2O气体浓度,检测下限为5.0×10-5,相对检测误差为0.11%,检测结果线性方程为Y=192.699 09 X-0.006 24,线性度为0.998 07。多次检测实验表明,系统相对标准偏差为0.137%,CO2、O2、水蒸气等常见气体对检测结果无影响。改变激光器的中心波长,该方法亦可用于CO2,CH4等其它温室气体的检测。     

基于腐蚀型多模光纤的光纤激光传感器

将一种新颖的基于腐蚀型多模光纤MMF级联的干涉型光纤传感器和光纤光栅传感器相结合,提出一种新的可以同时测量温度和液位的光纤传感器装置,并对其实验结果进行分析,光纤光栅和激光干涉仪作为激光光腔的滤波器,对应这两个滤波器,输出两个稳定波长,这两个波长对液位和温度有不同的反映特征。通过FBG输出的波长对液位不敏感,对温度的敏感性是0.012 3nm/℃。通过干涉仪输出的波长对液位敏感,并且灵敏度是0.229 4 nm/mm,它的温度敏感性是0.064 8 nm/℃。这样,根据不同的液位和温度的光谱响应,可以实现同时测量,该传感器与其他光纤传感器相比有不受检测范围限制,高分辨率和高灵敏度的优势。     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。     

环形腔全光纤F-P干涉仪的声发射检测实验研究

提出了一种新型结构的用于声发射检测的全光纤F-P干涉仪。选用2×2光纤耦合器,将耦合器的一个入射端与一个出射端焊接相连,以耦合器代替传统的反射腔面,构成光纤环形传输腔,腔体贴附或埋入待测固体中检测声发射信号。通过理论推导和计算机仿真,确定了此结构光纤传感器的检测特性。实验以大理石板作为待测介质,对利用信号发生器驱动PZT（压电陶瓷）作为已知超声源在大理石板中产生的连续型声发射信号,及冲击波作用下大理石板中产生的突发型声发射信号进行了检测,并利用Fourier变换,得到了声发射信号的特征频率。实验结果表明,此种结构传感器能够检测材料结构中促使光纤轴向伸缩长度的量级为10-8m的声发射信号并识别其特征频率,该结构光纤传感器无需光程的匹配,适用于大尺度构件的监测,为材料结构健康检测与监控提供了一种新的方法。