光纤传感器中偏振开关法消偏振衰落技术

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,提出的一种新型消偏振方式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干涉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,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（AGC）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,实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

单模光纤偏振态测试研究

本工作在光栅偏振态数学描述的基础上，建立了单模光纤偏振特性的测试系统，并对测试装置及其原理作了详细分析和讨论。     

单模光纤偏振伏态在线控制器

研制了一种单模光纤偏振状态在线控制器,通过线性双折射和圆形双折射改变单模光纤中光的偏状态,实验结果与理论分析一致。     

分布式光纤传感器现状与动向

分布式光纤传感器对许多工业应用尤其有吸引力,它可以同时获得被测场的空间分布和随时间的变化信息。本文综述分布式光纤传感器系统,并描述了这项技术的最新进展。     

偏振式电流传感器研究进展与展望

随着材料和技术的不断发展,偏振式光纤电流传感器的性能和精度相比过去有了很大的提升,已经能够初步满足当今的工程实际需求。回顾偏振式光纤电流传感器的发展,关键的技术逐步被突破,如温度补偿、线性双折射的抑制、变旋转率光纤、集成光波导技术以及旋转高双折射光纤的制作。基于这些新技术,一种新的偏振式电流传感器被提出。该传感器采用单模光纤进行引导,具有结构简单、精度高、成本低的优点。     

单模光纤偏振状态在线控制器

研制了一种单模光纤偏振状态在线控制器,通过线性双折射和圆形双折射改变单模光纤中光的偏振状态,实验结果与理论分析一致     

基于布里渊散射的分布式光纤传感器的进展

目的 介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感器的当前进展及趋势。方法 给出了基于布里渊散射的分布式光纤传感器的原理，介绍了基于光纤时域反射的BOTDR和BOTDA的分布式光纤传感器，以及基于自发布里渊散的同时测试应变和温度分布多光纤传感器，并指出了遇到的问题。结果 使读者详细了解基于布里渊散射的分布式光纤传感器当前进展及发展趋势。结论 基于布里渊散射的分布式光纤传感器继承了分布式光纤传感器的优点，并使测试的范围增大，可测信息种类增多，精度更高。     

干涉型光纤传感器的分集消偏振衰落技术的信号处理

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了理论分析，提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式，使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测。通过理论计算，可以使干涉信号幅度波动小于4.7dB，并得出三路检偏是分集检测的最简取的结论，通过信号处理电路，能够在信噪比略有降低的情况下消除偏振衰落的影响，实现进一步光纤传感器的消偏振衰落，并设计了用于阵列的分集检测的实现方式。     

A multi-purpose reflective fiber optic sensor

Fiber optic sensors, including reflective ones, have widespread applications in sensing technology. In this study, we first formulated the gain of a general reflective fiber optic sensor in terms of five major sensor parameters, and for two patterns of input intensity: namely uniform and Gaussian. By using these formulae, we have analyzed and plotted the variations of gain versus one or two of these parameters. The results obtained have exact compatibility for the two patterns of input intensity, although they have been obtained by different methods. The results can be suitably used in the optimum design of a wide variety of reflective fiber optic sensors.     

减小无源OCT中初始双折射影响的方法

针对无源光学电流互感器的线性双折射问题,用琼斯矩阵分析了双折射对系统输出的影响.分析了输出光退化成圆偏振情况下光学电流互感器仍能传感电流的现象,以及输出光保持线偏振条件下系统输出电压仍受线性双折射影响的现象.分析了入射光偏转角、入射光湘移与初始线性双折射对光学电流互感器输出的联合影响.结果表明,当初始双折射存在的情况下,随着入射光相移的变化,系统输出相对偏差存在极小值,且极小值对应的入射光相移随着初始双折射值而单调递增.由此提出增加入射光相移来减小初始线性双折射对系统输出影响的方法.用计算机仿真了理论计算结果,实验验证了这种方法的可行性.对改进无源光学电流互感器的性能、开发实用光学电流互感器具有参考意义.     

Study of a fiber optic humidity sensor based on agarose gel

An optical fiber humidity sensor was fabricated using a hydrophilic gel (agarose) deposited on the tapered plastic optical fiber (POF). The sensing element, agarose, can absorb and exude moisture from/to the ambience, thereby altering its refractive index and changing its ability to modulate the intensity of light that propagates through the fiber. Thus, the operating principle of the sensor is based on the intensity modulation technique, which utilizes a tapered POF probe coated with agarose that is sensitive to humidity. The POF, which was fabricated using an etching method, has a waist diameter of 0.45 mm and tapering length of 10 mm. As the relative humidity varies from 50% to 80%, the output voltage of the sensor with agarose gel of 0.5% weight content decreases linearly from 2.24 mV to 1.55 mV. The agarose-based sensor produces a sensitivity of 0.0228 mV/%, with a slope linearity of more than 98.36%. The tapered fiber with agarose gel of 1% weight content produces a sensitivity of 0.0103 mV/% with a slope linearity of more than 94.95% and a limit of detection of 2.635%, while the tapered fiber with agarose gel of 1.5% weight content produces a sensitivity of 0.0079 mV/% with a slope linearity of more than 98.53% and a limit of detection of 6.853%. The fiber with agarose gel of 0.5% weight content shows higher sensitivity compared to that of 1% and 1.5% due to the effect of pore size, which changes with concentration. The results demonstrate that agarose-based optical fiber sensors are both sensitive and efficient for economical and flexible measurements of humidity.     

光纤偏振器件与组件的分布式串音测量研究进展

偏振串音是指光纤偏振器件与组件中两个正交偏振传输模式之间在微扰点发生的能量相互耦合的现象,而沿传输方向串音的连续分布既能够直接反映其光学偏振性能,如起偏、椭偏、消偏等特性,也能间接反映其制备工艺和外部环境状态,如连接与固定处的应力和应变、温度状态等。因此,偏振串音是光纤偏振器件与组件的固有性能和环境影响的综合体现,有望发展成为在线测试、诊断评价光纤偏振器件与组件性能的通用特征参量。基于白光干涉原理的光学相干域偏振测量(OCDP)技术是实现分布式偏振串音检测的最优方法,它利用扫描式白光干涉仪实现不同偏振模式间的干涉,对分布式串音发生的空间位置及幅值强度进行精确测量,具有超高灵敏度、超大动态范围、超长测量长度等优点。本文以光纤偏振器件与组件——保偏光纤环和多功能集成光学调制器作为分布式偏振串音精确测量与应用的范例,介绍了基于OCDP技术的分布式串音测试原理,回顾了测量误差的来源及相应的抑制方法,如由测试光路的参数非理想引入的静态误差以及由测试环境变化引入的动态误差,展示了不同环境温度下光纤偏振器件与组件的精确测试结果。最后,结合光纤偏振器件与组件复杂多变的工作环境,对分布式串音测量方法的发展进行了展望。

     

光纤与电子传感器负压波信号对比实验

负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对比实验分析。实验结果表明,在同等的管道工况下,光纤传感器从泄漏负压波信号的获取到压力信号的重新恢复稳定约需30 ms,远优于电子传感器500 ms的响应时间。在静态稳定性实验中,光纤传感器压力信号输出稳定,压力波动范围±0.001 MPa,远小于电子传感器压力输出变化±0.006 MPa。综合评价分析表明,光纤传感器具有良好的稳定性及抗电磁干扰性能,在管道泄漏监测及能源、化工等领域有着广阔的应用前景。     

光纤法-珀传感器并联复用的互相关解调

为了实现光纤法-珀传感器并联复用信号的高精度、绝对腔长解调,提出了一种改进的互相关解调法。该方法采用了特殊的相关因子,使得它与复用输出信号的互相关函数在传感器各腔长处为单峰从而有利于腔长比较接近的传感器的分辨;采用分段黄金搜索法减少了计算量,解调速度快。在宽带光源、光谱仪等组成的解调系统中对两只传感器复用进行了实验验证,结果表明:该系统可以实现光纤法-珀传感器并联复用信号的解调,能分辨的传感器之间的最小腔长差小于6ìm,腔长波动小于0.07ìm。     

Direct multi-level density matrix calculation of nonlinear optical rotation spectra in rubidium vapour

We propose a rapid solution algorithm for the calculation of the full density matrix evolution for a multi-level atom. The calculation principle is similar to the split-step algorithm widely used for modelling the nonlinear propagation in media with Kerr-type nonlinearity, optical fibres in particular. The spectrum of nonlinear Faraday rotation in the D₂ natural rubidium line is calculated and compared with the experiment. Good agreement is obtained.     

SQL server的分布式光纤温度传感器校准数据采集方法

利用Lab VIEW数据采集系统平台,提出了一种采用SQL server技术访问InterBase数据库的数据采集方法.该方法先将分布式光纤温度传感器自带的GDB格式数据,以数据表的形式存入SQL Server特定数据库中,然后通过Lab VIEW数据采集系统以数组形式显示,最后将数组数据保存在Excel文件中,以便数据分析处理.运行调试结果表明,该方法对被校分布式光纤温度传感器的校准数据采集保存快速,操作分析方便,可视化效果好.     

Polarization-maintaining photonic crystal fiber based quarter waveplate for temperature stability improvement of fiber optic current sensor

Fiber optic quarter waveplate (QWP) is widely used in all kinds of optical fiber systems such as fiber sensing systems. Specifically, in fiber optic current sensor (FOCS) system, which is now applied in power grids to measure current and monitor operation, fiber optic QWP is a key device and has serious impact on temperature stability and accuracy of the system. We fabricated a QWP using polarization-maintaining photonic crystal fiber (PM PCF), and studied its impact on the temperature characteristic of a home-made FOCS system. We also made a QWP with conventional polarization-maintaining fiber (PMF) for comparison purposes. The measured system error of the FOCS prototype using a QWP made of PM PCF between ?40°C and 70°C was 8.45‰, which is five times smaller than with a QWP made of conventional PMF.     

远程分布式光纤温度传感系统的设计和制造

为了测量长距离大范围空间分布温度场,设计制造出30km远程光纤温度传感器。基于光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理,对系统进行了优化设计。用1550nm掺铒光纤激光器作为抽运源,采用高速瞬态波形采样技术,累加平均等信号处理技术,解决了远处背向反斯托克斯弱信号的检测问题。采用了智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的适应性。远程分布光纤拉曼温度传感器系统已达到的主要技术指标如下:光纤长度31km,测温范围0-100℃(可扩展),温度测量不确定度为±2℃,温度分辨力为0.1℃,测量时间为432s,空间分辨力为4m。