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。     

基于Mach—Zehnder型波长变换器特性的模拟研究

本文通过模拟以SOA组成的Mach—Zehnder型全光波长变换器(AOWC)，研究了不同探测光功率、探测波长以及SOA偏置电流对变换后输出信号以及经DCF光纤传输后信号的影响，定性地解释了所得结论：1)高探测光功率下变换后信号的眼图要好于低探测光功率下的眼图；2)大的SOA偏置电流下变换后信号要明显好于小的SOA的偏置电流下的变换信号，并利于信号的传输；3)变换信号既可以向长波长方向变换也可以向短波长方向变换，但向短波长方向变换后的信号更利于在DCF光纤中传输；4)输入不同的探测光功率在信号传输100Km后眼图的形状反而变很大致相同。     

输入信号消光比对光纤环形腔实现光信号复制的影响

首次从理论上推导利用光纤环形腔实现信号复制时输入信号消光比对环形腔输出信号消光比影响的定量关系,并在实验上观察到光信号中连续光基座引起复制信号消光比恶化的现象.实验测得了输入信号消光比对输出信号恶化程度的定量关系,与理论结果相符.通过减小连续光基座,实现了光纤环形腔对光信号的多次复制.利用掺铒光纤放大器(EDFA) 对环形腔进行功率补偿,及半导体光放大器(SOA)对输出信号进行功率均衡,实现了半功率复制10次以上.     

输入光偏振态对光纤干涉仪条纹可见度的影响

文章分析了输入光偏振态对光纤Mach2Zehnder干涉仪条纹可见度和相位的影响,并通过实验进行验证。实验中,在干涉仪一干涉臂加入PZT相位调制器,通过示波器直接观测输入光偏振态对干涉仪输出光强波形的影响,并对输出波形变化进行了理论分析,验证了输入光偏振态对干涉仪可见度、相位的影响。     

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3dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪稳定控制系统

Mach-Zehnder光纤干涉仪（MZI）是一种利用光干涉原理制成的仪器,具有体积小、重量轻、结构紧凑、抗电磁干扰和灵敏度高等优点。但是,Mach-Zehnder光纤干涉仪是一种非平衡并行结构,易受环境等因素影响导致其性能不稳定。因此,高性能测量系统和通信系统对光纤干涉仪的稳定工作提出了严格的要求。提出了一种基于3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder干涉仪的稳定控制系统,其目的是通过对探测器的输出信号进行调制,并反馈到光纤干涉仪的一臂上进行偏置控制,从而实现Mach-Zehnder光纤干涉仪的稳定工作。该方法实现简单,克服了现有3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪不能稳定工作的问题。     

光纤干涉系统光学湍流测量原理及其偏振噪声问题的分析

光纤干涉仪具有测量精度高、探测灵敏度大等优点,可用于直接测量大气湍流折射率起伏.首先简要介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的光学湍流测量原理,描述了低双折射单模光纤中光束偏振态变化诱导的偏振信号衰落现象,并通过偏振态的邦加球分析和详细的公式推导,得出了干涉仪可见度和相移噪声的关系式.结果表明:控制输入光偏振态与干涉仪本征向量之间的夹角在零度左右,可有效地抑制偏振噪声,最后给出了偏振控制器实现偏振控制的原理,为构建稳定的光学湍流测量光纤干涉系统提供了科学依据.     

高分辨率光纤激光传感系统

提出并实现了一种基于光纤光栅(FBG)激光器的高分辨率光纤传感系统。通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光传感器,待测信号作用在激光器上引起激光频率变化,采用偏振无关的非平衡迈克耳孙光纤干涉仪将激光频率变化转化为干涉仪相位变化。干涉仪输出的信号经过光电转换后,用采集卡转换为数字信号输入计算机,最后利用改进的归一化相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调。实验表明该传感系统的动态应变分辨率达到了5.6×10-4nε/Hz,并且解调结果与待测信号具有良好的线性关系。     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。     

基于Mach-Zehnder型波长变换器特性的模拟研究

本文通过模拟以 SOA组成的 Mach- Zehnder型全光波长变换器 (AOWC) ,研究了不同探测光功率、探测波长以及 SOA偏置电流对变换后输出信号以及经 DCF光纤传输后信号的影响 ,定性地解释了所得结论 :1)高探测光功率下变换后信号的眼图要好于低探测光功率下的眼图 ;2 )大的 SOA偏置电流下变换后信号要明显好于小的 SOA的偏置电流下的变换信号 ,并利于信号的传输 ;3 )变换信号既可以向长波长方向变换也可以向短波长方向变换 ,但向短波长方向变换后的信号更利于在 DCF光纤中传输 ;4 )输入不同的探测光功率在信号传输 10 0 Km后眼图的形状反而变得大致相同     

光干涉法测量压电陶瓷压电特性

用待测压电陶瓷来控制迈克尔逊干涉仪其中一臂上的全反镜的位置,分析得出由于光学干涉作用,迈克尔逊干涉仪输出的光功率与压电陶瓷伸长量一一对应.又因为带有本征层的光电探测器输入光功率与输出电压成正比,所以再利用双踪数字示波器就可巧妙测量压电陶瓷的压电特性.从数字示波器记录的干涉图可直观地发现在不同电压下压电陶瓷伸长半个光波长所需要增加的电压.从数字示波器记录的数据可得压电陶瓷所加电压与其伸长量的对应关系.     

Optimization and stabilization of visibility in interferometricfiber-optic sensors using input-polarization control

The effects of input polarization on the output fringe visibility of two-beam interferometric fiber-optic sensors are investigated, and an analysis which predicts the existence of input states of polarization of eigenmodes of the interferometer for which optimum output visibility is obtained is presented. Experimental results obtained using both a bulk-optic and a fiber Mach-Zehnder interferometer are reported that verify this analysis. Active feedback stabilization of the output fringe visibility of an interferometric sensor using automatic input-polarization control is demonstrated     

A high-frequency GaAs optical guided-wave electrooptic interferometric modulator

The characteristics and frequency response of a GaAs monolithic guided-wave interferometric modulator operating at 1.3 μm are presented. The interfetometer consists of three-guide coupler input and output sections and single-mode p+-n--n+ slab-coupled rib-waveguide active arms. The measured electrical bandwidth of an interferometer with 2 mm long active arms was 2.2 GHz and limited by parasitics. This corresponds to a small signal optical bandwidth of ≈ 3.0 GHz when the interferometer is biased in a linear portion of the optical output versus voltage characteristics. Reduction of parasitics should result in a substantial increase in the bandwidth of these devices.     

基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪传输特性研究

研究了一般条件下基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪的传输特性。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过推导,得到干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪三路输出光强之间的相互关系,以及可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系。     

Diode laser wavelength tracking using an integrated dual slabwaveguide interferometer

The problem of tracking small changes in the output wavelength of laser diodes is addressed using a dual slab waveguide interferometer fabricated from silicon oxynitride. Waveguide mode dispersion differences between the waveguide modes provide a mechanism for identifying input wavelength shifts that are measured as shifts in the output far-field diffraction image. At visible wavelengths the device can transduce input wavelength changes into phase responses with a sensitivity of +0.9 rad/nm. The lower threshold limit of detection for laser output frequency shifts, is 2.2 GHz or 6 pm at a center wavelength of 635 nm. The TE and TM sensitivities to wavelength are approximately equivalent in the device described     

Analysis of a novel optical fiber interferometer with common modecompensation

An optical fiber interferometer formed when the unused output of a fiber Mach-Zehnder interferometer is fed back through a length of fiber to the unused input port is discussed. For sensor applications, the resulting optical circuit combines many features of a Mach-Zehnder with the high measured sensitivity of a resonant fiber recirculating delay line. This analysis shows that suitable choice of path lengths preserves high measurand sensitivity, yet it permits complete common-mode compensation in which the effects of all perturbations which uniformly affect the interferometer vanish     

New integrated optical ring resonator in glass

A new integrated optical ring resonator using a four-port nonsymmetric Mach-Zehnder interferometer as an input/output coupler is demonstrated. The device is fabricated in a glass substrate by the double-ion-exchange process. A finesse of 5 at lambda =1.523 mu m is measured. Propagation losses of 0.17 dB/cm in the ring waveguide are estimated.<>     

Quadrature phase sampling of a fibre interferometer by input-polarisation switching

A technique for the generation of quadrature phase components at the output of a fibre interferometer using input polarisation modulation is described. This approach allows a passive path-balanced sensor interferometer to be remotely interrogated using a simple concept based on polarisation switching of the input state of polarisation coupled to the interferometer.<>     

非平衡光纤Mach2Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤MachZehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过详细的推导,得到非平衡光纤MachZehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系,提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论，通过详细的推导，得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式，分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系，提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。