光纤F-P腔与FBG复用传感器精确解调方法研究

建立了基于光纤Fabry-Perot(F-P)腔与光纤Bragg光栅(FBG)串联复用结构传感器的解复用数学模型,分析了串联复用中FBG与F-P腔光谱的叠加对各自解调的影响,得到了分离FBG与F-P腔光谱的方法,从而实现双参数测量高精度解调的目的,并采用基于扫描激光器的波长查询系统验证了该方法的有效性。实验结果表明,该解调方法可以消除串联复用时光纤F-P腔与FBG间的交叉干扰,光纤F-P腔的解调数据最大离散值小于0.2nm,FBG峰值反射波长测量数据最大离散值小于0.7pm。     

基于空芯光子晶体光纤的F-P干涉式折射率计

提出了一种基于空芯光子晶体光纤(HCPCF)的Fabry-Perot(F-P)干涉式高灵敏度折射率计。利用被测液体进入F-P腔后可改变腔内介质的折射率,从而使得干涉光光程差发生变化这一特点,通过检测光程差的变化就可实现对液体折射率的测量。实验结果表明,对折射率在1.3340～1.3612内变化的不同浓度酒精溶液测量时,光程差变化了9.508μm,其折射率测量灵敏度可达187μm/RI     

用于光子传感器的波分复用光纤总线网

本文从实验上比较并演示用两种不同的光纤总线网从四只波分复用光子传器上收集信息。两种拓扑结构都采用了分布放大技术,它克服了在一种配置中可复用的最大传感器数量的限制。我们将双总线拓扑得到的结果与单总线拓扑得到的结果进行了比较。     

基于飞秒激光制备的光纤Fabry-Perot折射率传感器

在对光纤Fabry-Perot(F-P)传感器多光束干 涉原理仿真分析的基础上,利用波长为800nm的飞秒 激光脉冲在普通单模光纤(SMF)上制备微型传感器,并对其折射率响应性能进行了实验测试 。理论分析表明,在低、高折射率区域,F-P传感器的反射谱对比度随着折射率的增加分别 呈现先降低后增加的趋势(折射率高低分界点1．457)。飞秒激光 的制备方法通过计算机控制腔长等可以进行参数可选择的微型光纤F-P传感器的制作。利用 制备的传感器对一系列不同折 射率的溶液进行了折射率响应测试实验,测试结果表明,传感器反射谱对比度对低折射率物 质(折射率小于 1.457)的灵敏度为27.65dB/RI,对高折射 率 物质(折射率大于1.457)的灵敏度为3.50dB /RI,且均具有良好的线性响应。     

基于MOEMS敏感结构的非本征F-P干涉仪式光纤声压传感器

随着声学探测技术的不断进步,对声压传感器提出了高精度、小型化、抗电磁干扰能力强和易批量生产等要求.研制了基于微光电子机械系统(MOEMS)敏感结构的非本征Fabry-Perot(F-P)干涉仪式光纤声压传感器.利用圆片级集成技术实现MOEMS敏感结构与光学腔室的高精度对准,大大提高了传感器的一致性.声压传感器的声学性能...     

光纤F-P传感低相干信号的小波提取研究

研究了Morlet小波在光纤Fabry-Perot（F-P）低相干干涉条纹包络提取方面的应用,给出了Morlet小波尺度的计算公式。对不同信噪比（SNR）下低相干干涉峰值的提取作了仿真计算,并利用实测干涉图作了小波提取实验,验证了Morlet小波处理方法的有效性。实验结果显示,采用Morlet小波处理的低相干干涉解调方法的测量线性度好,线性相关系数为0.999 9。     

光纤F-P腔压力传感器在高温油井下的应用研究

针对高温、高压油井的测量环境,设计研制了基于光纤非本征型Fabry-Perot(F-P)腔的波长解调型光纤压力传感器系统.该系统采用激光熔接制作的光纤F-P传感头,具有测量动态范围大、温度敏感性小、耐高温和长期工作稳定等优点,在压强0～30 MPa范围内,系统压力测量分辨率达到0.003 MPa,温度敏感性小于0.002 MPa/℃.光纤传感头采用光纤-厚壁石英管激光熔接的无胶封装方式,解决了高温环境下的传感器高压密封和光纤保护问题.     

基于光纤干涉法的液体表面张力系数测量及温度影响研究

为了提高液体表面张力系数的测量精度,并充分 发挥光纤干涉法的高精度、 非接触等优点,提出了一种利用干涉原理的空心光纤(HOF)液体表面张力系数测量 方法。即利用HOF一端与单模光纤(SMF)相连,另一端与待测液面接触形成Fabry-Perot(F- P)腔 实现液体表面张力系数的测量。毛细效应使得被测液体进入HOF内,不同 的表面张力导致HOF形成的F-P腔腔长发生变化,通过检测F-P腔两个相邻干 涉峰的间距就可以间接得出液体的表面张力系数大小。实验中,分别测定了相同 温度下5种不同液体的表面张力系数和不同温度下蒸馏水的表面张力系数,对测 量的结果进行最小二乘法线性拟合。实验中,温度的改变采用水浴加热法,不同温 度下蒸馏水表面张力系数的测量结果与理论值的最大误差为0.26%。 本文方法结构 简单,容易操作,有较高的灵敏度,可为实际液体表面张力系数测量提供参考。     

啁啾光纤光栅法布里-珀罗传感器波分频分复用

实现了一种具有大容量复用潜力的啁啾光纤光栅(CFBG)法布里-珀罗(F-P)传感器复用系统。该传感器复用系统的建立基于波分频分复用方法,即中心波长相同的传感器利用腔长不同空间频率不同来实现空间频分的复用,采用不同中心波长的传感器阵列与频分复用方法相结合就可实现波分频分复用。描述了该光纤光栅法布里-珀罗传感器复用系统的结构、原理及应变实验结果。实验结果表明,该方法可以大大地提高光纤光栅法布里-珀罗应变传感器的复用能力,理论上可复用数百个光纤光栅法布里-珀罗应变传感器;实验中应变测量精度好于±10με,可满足大部分实际应用的要求。     

光子晶体光纤压力传感器信号检测方案

光子晶体光纤压力传感器可广泛用于各种压力环境监测中.文章分析了光子晶体光纤中光脉冲的传输特性,提出了相位调制型光子晶体光纤压力传感器的基本模型,对光子晶体光纤传感器基于光脉冲相位和光强的信号检测方案进行了讨论.光子晶体光纤传感器的压力敏感性高,而温度敏感远远低于传统的光纤传感器.光子晶体光纤传感器系统简洁、适用.     

光子晶体光纤应用于光时钟恢复的实验研究

实验研究了以注入锁定光参量振荡器(OPO)为工作机制的10Gb/s的光时钟恢复系统。携带信息的高速信号光作为OPO的注入锁定触发源,OPO的输出作为恢复的光时钟,OPO中的非线性光子晶体光纤(PCF)不仅提供动态的非线性增益,同时也提供了OPO模式锁定机制。实验得到恢复时钟的脉冲宽度大约为3.6ps,时间带宽积约为0.45,时间抖动约为252fs。     

基于琼脂薄膜的微型端面光纤F-P湿度传感器

提出了一种基于琼脂薄膜的微型法布里-珀罗(F abry-Perot,F-P)光纤湿度传感器。传感器通过将标准单模光纤插入空 芯玻璃管并在玻璃管端面浸涂琼脂薄膜形成双F-P结构 。当环境相对湿度变化时,琼脂薄膜的体积和 折射率发生改变,从而引起干涉光发生波长偏移。搭建了湿度传感实验系统,对传感器的湿 度传感特性进行了表征,在50%RH—80%RH的相 对湿度范围内实现了高达1.232 nm/%RH的相对湿度测量灵敏度。该传感器尺寸紧凑、成本低、具有较好的线 性 灵敏度,且制备方式简单。     

基于光子晶体光纤长周期光栅的双参数传感技术研究

利用高频CO2激光脉冲在折射率引导型的光子晶体光纤（PCF）上写制了长周期光栅（LPG）,产生多个谐振峰。实验观察和理论分析均表明,这些峰是源于纤芯LP01模式向高阶纤芯LP11模式的耦合。通过研究产生的两个谐振峰随外界温度、弯曲、折射率和轴向应变的变化发现,LPG只对温度和轴向应变敏感,从而实现对弯曲和折射率均不敏感且能同时测量温度和应变的双参量传感器,减小了交叉敏感,其温度和轴向应变的灵敏度分别为10pm／℃和-4．0pm／℃ε。     

低相干光干涉法测量光子晶体光纤延时

对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。     

微型光纤F-P传感器用于材料热膨胀系数的测量

针对传统方法测量材料热膨胀系数受外界环境因素 影响较大和测试方法较为复杂,提出了 一种采用微型光纤法布里-珀罗(F-P)传感器测定光纤自身以及金属Al件热膨胀系数的 新方法。 采用HF腐蚀光纤的方式制作F-P传感器的工艺,在30～120℃的温度 范围内测得裸光纤的热膨胀系数为 5.2E-8K-1,同时将F-P传感器粘贴在金属Al件上,测得金属Al的热膨胀系数为23.25 E-8K-1。实验结果对比材 料自身在常温下的理论值具备很高的一致性,分析了误差产生的原因。实验结果表明,微型 光纤F-P传感器的制作工艺简单,测试方法稳定可靠,同时可以推广至高低温等恶劣环境下 的应用。     

可调谐长周期光子晶体光纤光栅压力传感的实验研究

采用超连续谱做宽带光源和金属丝施加周期性压力,在高非线性光子晶体光纤(HNL-PCF)上产生了长周期光纤光栅(PLPG),测定了脉冲透射谱峰值和压力的关系。实验表明,在20～60N范围内,压力和透射谱峰值的线性度达到0.9953,灵敏度达到0.5dB/N。     

可调谐双芯光子晶体光纤波分复用器设计

数值分析了双芯光子晶体光纤的耦合特性,设计出0.85/1.55μm、0.98/1.55μm和1.3/1.55μm基于通信波段的波分复用器件,其光纤长度分别为542μm、996μm和932μm.在双芯光子晶体光纤的基础上,光纤长度固定不变时,通过调节中心空气孔材料折射率,材料折射率分别为1.281、1.343和1.348...     

一种双模光子晶体光纤模间干涉拍长的研究

保偏光纤的模间干涉拍长是模间干涉式光纤传感器设计中的关键参数,对于决定光纤的调制长度、传感系统的线性度和动态范围以及模间干涉灵敏度都具有重要作用。本文从理论上对保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的模传输特性和模间干涉拍长进行了分析,得到PM-PCF中几个线性偏振模的传输特性和LP11偶模的两个正交偏振模截止波长,并得到了两个低阶线性偏振模LP01模和LP11偶模的模间干涉拍长同波长的关系。并且,对模间干涉拍长进行了实验研究。理论和实验结果表明,模间干涉拍长为×102μm数量级。研究结果可以用于设计稳定的模间干涉光纤传感器。