基于白光干涉的光纤环保偏能力温度稳定性研究

为了研究陀螺用光纤环保偏能力的温度稳定性,采用白光干涉仪测试了光纤环在-40～80℃范围内7个温度点的偏振耦合分布。从光纤双折射、整体偏振耦合幅值、局部大偏振耦合点三个方面对测试结果进行了分析。光纤双折射随环境温度的升高线性减小,80℃时光纤双折射相对于-40℃下降了13.73%,说明了温度越高光纤本身保偏能力越低。整体偏振耦合幅值表现出了以40℃为最低点的抛物线形温度分布,说明了绕环胶固化温度是影响光纤环在宽温域整体外应力的主要因素。分析了换层处的大耦合点偏振耦合幅值在低温下出现高低间隔分布的原因是光纤环与结构件的粘接胶采用高温固化方法造成的。三个方面的综合分析表明,环境温度与光纤拉丝温度的差值是影响光纤内应力的主要因素,绕环胶和粘接胶的固化温度是影响光纤外应力的主要因素。测试分析结果为后续优化光纤环的保偏能力温度稳定性提供了参考。     

光源谱型对保偏光纤应力传感信号的影响

保偏光纤对入射的线偏振光具有偏振保持能力,用白光干涉系统可实现准分布式应力、温度和位置传感。超辐射发光二极管(SLD)当驱动电流较小时,光谱服从高斯分布;随着驱动电流增加,中心波长向短波方向漂移,光谱畸变,可用两个高斯函数相加拟合。本文详细分析了SLD光源在不同驱动电流下的谱型分布及拟合曲线,并在保偏光纤应力传感系统中进行了实验,实验结果表明随着光源输出功率增加,在耦合点两侧对称分布着伪耦合点。当光源功率为15 mW时,伪耦合点的耦合强度比力致耦合点的耦合强度约小15 dB。     

单模光纤拉伸器分布式双折射特性实验研究

在偏振敏感光纤系统中,光纤双折射是重要的参 量。基于压电陶瓷的单模光纤(single-mode fiber,SMF)拉伸器是光纤系统中引入应变、光程或 相位变化等常用的器件,而少有人关注过光纤拉伸器引入的双折射特性。本文提出基于分布 式偏振分析的SMF拉伸器双 折射特性表征方法,结合全穆勒矩阵分析和光频域反射仪技术,可以得到SMF拉伸器缠 绕光纤的分布式双折射特性。实 验得到:在光纤拉伸器使用过程中,光纤双折射随驱动电压增大而增加;当光纤拉伸器缠绕 光纤表面不平整时,可引入更高 的基底双折射,且在施加驱动电压时,基底双折射增加更加明显;设计合适的拉伸机构和光 纤缠绕方法,能有效地避免光纤拉 伸器使用过程中双折射的改变,但可能会引入较强的基底双折射。本文研究结果对于在偏振 敏感光纤系统中使用光纤拉伸器时系统性能的评估及优化具有指导意义。     

光纤环圈内部偏振耦合试验研究

基于白光干涉原理,采用麦克尔逊干涉仪补偿光程差的方法,对光纤环圈内部偏振耦合做了试验研究。研究结果表明:光纤环圈绕制过程中,在光纤环圈内部引入了新增的偏振耦合点,且引入的偏振耦合点呈周期性分布;通过改进环圈的绕制工艺,可以很好地抑制新增耦合点的产生。     

数字化扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

首先简要介绍了保偏光纤及其主要参数:模式耦合系数、拍长、偏振消光比和偏振串音等,并给出这些参数的定义和表达式;评价保偏光纤性能的拍长、模式耦合系数、偏振串音等参数也都与偏振耦合相关.讨论了偏振耦合测试技术,对成功应用于保偏光纤测试的波长扫描干涉法等七种方法作了比较.采用"白光"Michelson技术实现了光纤的寄生偏振耦合点空间分布位置测试仪,以该仪器完成了保偏光纤环扫描;偏振无源光器件测试;保偏光纤对轴;保偏光纤拍长测试;分布式(应力、位置、温度)传感;保偏光纤双折射色散测试等.并以保偏光纤环扫描为例给出实验结果,证明了仪器设计理论和实验结果的相符合性.     

光纤双折射和耦合器偏振性对环形腔的影响

本文应用琼 斯矩阵分析了光纤的线性双折射和耦合器的偏振性对光纤环形腔特性的影响,光纤的线性双白射和耦合器的偏振性使普通单模光纤环形腔带阻输出特性中的谐振峰分裂为两组,相应的谐振频率发生偏移,偏移量正比于双折射的大小和耦合器的偏振参数。两组谐振峰的相对幅度取决于输入偏振态。调整输入偏振态为Ｘ、Ｙ两线偏振态之一时,就仅出现一组谐振峰。环形腔的精细度与光纤的线性双折射无关,但爱耦合器偏振性的影响。     

高双折射微结构聚合物光纤研究

详细介绍了一种具有强各向异性的徽结构聚合物光纤(MPOF)。这种徽结构塑料光纤的研究结果显示它具有高双折射特性。此外．还介绍了一种自制简单模具，可方便地将圆柱形光纤包层管压制成内外都是六角形的结构，在这种六角形光纤包层管中堆积的毛细管规则阵刊的形状更容易保持完整，从而在制作工艺上能对光纤中引入的微结构提供保障。     

光纤线性双折射对Sagnac电流传感的影响

本文应用琼斯矩阵在理论上分析了光纤线性双射对Ｓａｇｎａｃ电流传感的影响，并指出为了使Ｓａｇｎａｎ电流传感器的稳定性达到实用化程度，允许的线笥双折射应不大于１０＾－６ｒａｄ／ｍ量级。另外，旋转Ｓａｇｎａｃ环两输入端使之两端本地坐标系互相垂直可极大地减小光纤性双折射的影响。     

采用双折射光纤设计分布式应力传感器

采用扫描式迈克尔逊白光干涉仪对应力场引起的高双折射保偏光纤(PMF)内部的分布式偏振模式耦合进行定量测试和理论分析。由偏振模耦合的强度计算应力的大小,通过由双折射引起的2个正交的偏振模的光程差计算应力的位置。提出了分布式光纤应力传感器的结构设计。该传感器可实现1km的测量范围,对应力作用点的空间位置测试精度可达到mm量级,对偏振模耦合强度测试可达到-80dB的灵敏度。     

保偏光纤技术进展及发展趋势

文章阐述了保偏光纤(PMF)的基本原理和制造技术，分析了国内外PMF的技术进展及PMF的发展趋势。     

保偏光纤拍长的测量方法

介绍了保偏光纤拍长测量的几种常用方法,就其测量原理,试验装置及优缺点分别进行了较为详细的分析和说明.并就目前多数测量方法适用于高双折射光纤的不足,介绍了一种较好的测量低双折射光纤拍长的方法.     

光纤环应力分布测试对光纤陀螺性能的影响

通过对光纤环进行应力分布测试和筛选,实现了改善光纤陀螺性能的目的。分析研究了由应力作用产生的光纤环非互易性对陀螺输出特性的影响,采用光纤应力分析仪对光纤环进行应力测试和筛选。并将经过光纤环在线测试和热应力测试筛选后的光纤环组装成陀螺进行零偏实验。实验结果表明:采用应力分析仪能够有效对光纤环进行应力测试和筛选,经过筛选后组装的光纤陀螺精度有了明显改善,全温范围内零偏稳定性可达0.08 ()/h。对后续高精度光纤陀螺研制有一定的借鉴意义。     

保偏光纤保密通信研究

利用保偏光纤受到外界干扰时主轴发生变化，从而使其中传输的偏振光的偏振度发生变化的原理，实时检测介入窃听，给编码保密通信增加了一个保密度。由于是比例检出，信噪比高，抗干扰能力强。记录了无究听时系统在-3℃～60℃的背景噪声作为对比检出依据。检出窃听的阈值是裸光纤弯曲半径为8.5mm。     

基于布里渊散射的保偏光纤环应力分布特性研究

保偏光纤环是光纤陀螺的核心部件,其性能受温度的影响较大,主要表现为热致互易相移,影响光纤陀螺的精度。针对该问题,提出采用应力分布法测量光纤环的温度非互易相移。通过对不同温度点的光纤环应力分布数据进行分析,建立光程对中数学模型,基于该模型对光纤环的尾纤进行适当调整,改进其光学对称性,降低由温度变化引起的非互易相移。通过陀螺整机实验表明:该方法能大幅提高光纤陀螺的精度,过程简单方便,对成品光纤环具有一定的修复作用,提高了成品率,实用性较好。     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

谐振式硅基集成光学陀螺的偏振噪声建模与分析

偏振噪声是谐振式集成光学陀螺的主要光学噪声源,其存在大大降低了系统的精度,为了定量化研究谐振式集成光学陀螺偏振噪声的产生机理,利用琼斯矩阵和光束传播法建立了谐振式硅基集成光学陀螺偏振噪声模型,该模型综合考虑了波导传输介质中的光偏振态交叉耦合、应力双折射等的影响,有效地逼近了实际的物理系统。基于上述模型得出了谐振腔内二氧化硅波导本征偏振态交扰与陀螺极限输出之间的表达式。对波导谐振腔内与偏振相关的3个因素:输入光偏振态、温度波动和波导保偏性能进行了仿真分析。并通过在输入端插入高偏振度起偏器的实验装置,有效验证了所建偏振理论模型受输入光偏振态波动影响的正确性。