锥形光纤的调制特性研究

将通信光纤的末端拉制成锥形能实现光纤之间的耦合,在锥形光纤耦合系统中,载波(被信号所调制的光波-光脉冲)在经过锥形光纤耦合后(连接与分束)其脉冲变化特性对锥形光纤通讯系统是十分重要的。在实验上检测了锥形光纤中光脉冲的调制特性,并从理论上引入脉冲归一化振幅,讨论色散和非线性效应对脉冲的影响,得出光脉冲在经过锥形光纤耦合传输后其形状保持不变的结论。     

锥形光纤在空间光通信耦合系统中的应用

为了提高自由空间光通信的接收端耦合效率,将锥形光纤应用于光耦合,依据BPM算法的仿真结果使用熔融拉锥法制备了满足低损传输条件的锥形光纤。在实验上研究了锥形光纤和双锥形光纤模场传输特性。通过静态空间光-光纤耦合实验,对比了多/单模熔接光纤和锥形光纤光耦合效率和传输效率的差异,并研究了以上两种光纤结构耦合效率的横向偏移量容差。结果表明,锥形光纤的传输效率约为70%,具有低损传输特性、用于匹配后端单模光电子器件的良好滤波特性以及相比普通光纤更高的横向偏移量容差特性,因此可以广泛应用于自由空间光通信接收端光耦合、模式转换器等方面。     

光纤传感测量中耦合系统的设计

根据光纤传感测量中光源的选取原则,将半导体激光器作为光纤传感器的光源并选取单模光纤作为尾纤,基于光学设计软件Zemax纯非序列光学系统,设计了一种半导体激光器与单模光纤的耦合系统。通过分析半导体激光器的光束特性及半导体激光器与单模光纤的耦合模场理论,由一个球透镜和一个准直透镜构成组合透镜耦合方式,达到提高耦合效率和容忍度的目的。设计时在非序列光学系统下进行了百万次光线追迹,仿真得到所设计系统的耦合效率为78%左右,而实验测试结果为69.11%,由此对误差产生的原因进行了分析。     

一种锥形定转子交直流磁轴承建模与耦合特性研究

为简化三自由度轴向-径向磁轴承结构,减小轴向长度和提高系统临界转速,设计了一种新型三自由度交直流轴向-径向混合磁轴承。该磁轴承定子采用两片式六极结构,分隔式锥形磁极与圆锥形转子均有30°锥角,磁场对圆锥形转子产生的磁吸力在轴向和径向方向上均有分量,实现了利用同一工作气隙同时控制圆锥形转子在轴向和径向3个自由度的悬浮。论文介绍了三自由度锥形定转子交直流混合磁轴承基本结构及悬浮力产生的工作原理,用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析,推导出了悬浮力数学模型。利用Matlab工具对磁轴承各变量之间的非线性关系和各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算和分析,并对各自由度之间的电磁耦合特性及各变量之间的非线性关系用ANSOFT软件进行了有限元分析验证。理论分析和仿真结果表明:该磁轴承各自由度在平衡位置附近时运动和磁路之间没有耦合,各变量之间具有良好的线性关系,对各自由度可采用分散独立的PID控制实现磁轴承的稳定悬浮。     

湍流环境中光纤耦合效率的提高

在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统焦距、入射光波长、接收光纤半径、大气相干长度等与单模光纤耦合效率之间的关系。提出了两种在湍流环境中提高光纤耦合效率的方法。方法一是在外界湍流强度发生变化时,通过改变耦合系统焦距,使耦合效率保持在较高值;方法二则是采用锥状光纤接收来提高耦合效率。最后对提出的方法进行了分析、仿真和室外耦合效率测试,验证了所提出的改善耦合效率方法的有效性。     

连续Nd:YAG激光光纤耦合效率的实验

对0.6mm芯径3m长光纤输出100W连续Nd:YAG激光的光纤耦合效率进行了实验分析。围绕光纤耦合效率相关的量:激光模式、发散角、数值孔径、焦斑直径、精密光纤耦合器等问题进行了讨论;并给出实验结果:3m长光纤输出0～100W激光耦合效率典型值≥87%,最佳值为90%.     

光纤耦合装置的改进

光纤耦合装置的改进重庆无线电专用设备厂注塑分厂齐麟激光治疗机光纤的耦合效率，对激光的输出特性及整机的性能有很大影响。原装置（图１）中，调节器与支承座是分开安装的，受箱壁孔制造误差的影响，调节器的中心很难与聚光透镜的中心同轴，焦距ｆ的测量在装配调试中不...     

光纤传感器光耦合调制函数及特性曲线计算

本文从光度学的基本理论出发,分析了强度型反射式光纤传感器的光耦合方式,求出了传光纤维与受光纤维间的结构系数M,从而进一步导出它的调制函数,并通过计算机运算求得理论上的特性曲线,使该种新型传感器的主要参数设计与计算有了较为可靠的理论依据。     

水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术

为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果,建立了高精度的耦合对准系统,提出了新的耦合对准方法,研制了特殊结构的耦合装置。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤,因此根据计算结果,采用特殊方法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离;研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角;通过流体动力学仿真,设计了腔内流场分布均匀的耦合装置,保证了直径0.12mm的水束光纤的高耦合品质;研究了激光能量在水束光纤中的衰减,采用特定波长、脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。试验结果表明,能生成导光长度超过100mm的水束光纤;采用该耦合技术能够在0.2mm厚的硅基晶片上以2mm/s速度切割出缝宽0.12mm的均匀窄缝,几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好满足水导激光微细加工的要求。     

微振动对空间光-光纤耦合的影响及补偿方法

为了增强空间光-光纤耦合的耐振动性能,提高耦合效率,首先对微振动环境下空间光-光纤的耦合特征进行了分析,设计了一种新的锥形接收器;然后,并对锥形接收器的全反射特征和耦合性能进行了理论分析,在微振动环境下,新的锥形接收器耦合效率高于普通光纤接收器;最后,进行了实验研究,采用普通光纤作为接收器时,耦合效率随着振幅的增大而迅速降低,当振幅从0增大到280μrad时,耦合效率从95%降低至10%,但采用新型锥形光纤接收器时,耦合效率从95%降低至55%。结果表明,在微振动环境下,新型接收器能有效提高空间光光纤的耦合效率。     

熔锥型光纤耦合器流变成形的工艺敏感性研究

基于理论与实验研究,建立了光纤耦合器熔融拉锥过程的粘弹流变力学模型,并给出了光纤耦合器非均匀温度场条件下的流变过程数值分析,获得了拉锥速度、熔融温度等流变工艺参数对器件应力分布与器件性能的影响规律。特别是熔融温度对器件应力分布的影响极为突出,熔融温度变化5℃可导致最大应力变化30%,同截面的应力差值改变20%,温度梯度变化3%可以导致锥区截面的应力差值改变90%。并发现在目前的流变工艺条件下,光纤耦合器易产生耦合区析晶、锥区微裂纹等流变缺陷,目前的流变制造技术与设备难以实现器件的微观结构与折射率均匀分布。该研究为光纤耦合器流变制造工艺与设备的改进、优化提供了基础。     

轻轨车辆车钩缓冲装置性能参数分析研究

通过对轻轨车辆车钩缓冲装置性能参数的分析和优化,可减小车钩缓冲装置零件的磨损,并减弱车辆相互冲击.对车钩缓冲装置工作原理和性能参数分析说明,通过公式推导得出容量与车体重量、冲击速度的关系,及能量吸收率与恢复系数之间的关系.结果表明,车重越大,容量就越大,则缓冲能力就越强；恢复系数越小,吸收率越高.     

超越离合器的磨损研究

通过对航空用双保持架超越离合器在超越工况下受力元件的受力分析和磨损寿命计算,提出超越离合器耐磨损设计的主要方法,这将对在工作时以超越为主的超越离合器的理论研究及应用设计提供一种新的思路。     

Gasoline level sensor based on displacement sensor using fiber coupler

A simple and fire safe gasoline level sensor has been designed based on displacement sensor using fiber coupler. The sensing principle is to detect displacement of reflector, which is attached to membrane (reflector displacement device), due to the change of gasoline hydrostatic pressure. The displacement of reflector can be detected using fiber coupler from the change of optical power light reflected by the reflector. Three kinds of reflector displacement device used in this experiment are one-layer, two-layer, and three-layer membrane. The experimental results are 0–180 cm of dynamic range, 100–140 cm of linear range, 3.2 mV/cm of sensitivity, and 0.6 cm of resolution for reflector displacement device with one-layer membrane for emptying the tank process. The hysteresis data for emptying and filling the tank process yields the mean of difference 20% for one-layer membrane.     

车钩间隙对货运列车车钩力的影响研究

分析了一定车钩间隙下牵引杆的使用对车钩力的影响。根据讨论得出,同样工况下,车钩间隙越大车钩力越大,对列车运行越不利。牵引杆的使用可有效降低车钩力。并结合实际运用情况,给出了牵引杆的使用建议     

混合体锥度对油气混合器性能的影响

根据一种新的油气混合原理,在混合腔体中加入一个锥形体,设计了一种新型油气混合器,并利用FLUENT对三种不同混合体锥度的油气混合器内流场进行了仿真分析。仿真实验结果显示：锥体锥度对油气两相环状流的形成和周向分布均匀性有一定影响;选择合理的锥度有利于提高混合器性能。     

基于双芯光纤耦合器的高纯度涡旋光产生研究

为了实现全光纤化轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式产生系统,设计了一种基于标准单模光纤和环芯光纤的双芯光纤耦合器结构.基于模式匹配法和相位匹配原理,仿真计算了双芯光纤耦合区中轨道角动量模式光场及相位的变化.结果表明:当单模光纤中的光场耦合到环芯光纤时,会在环芯光纤中激发出多种高阶...     

新型锥形摆线轮行星传动初步研究

提出锥形圆弧内齿轮与锥形摆线轮构成行星啮合副的新型传动,介绍该新型传动的原理、结构及特点,并讨论啮 合零件共轭曲面的磨削问题,从而为解决关键的制造技术奠定基础。     

Application of two-output port fiber coupler as gasoline level sensor

Detection of gasoline level can be done in a safe and simple way using two output port multimode fiber coupler with a structure of 2 × 2 as a sensor. Two output ports (sensing port) are connected with two reflector displacement device (RDD) and functioned as two probes. These probes are placed on the wall of gasoline tank in a storied and work interchangeably or together depending on setting of these probes. Detection mechanism of the system is based on changes in intensity of reflected light from the reflector RDD that shifts due to changes in level of gasoline (hydrostatic pressure principle). Changes in intensity of light coming into the sensing port are then forwarded to the optical detector. Experiments performed by varying the location of the second probe as 45 cm, 50 cm, and 55 cm above the first probe to detect the level of gasoline in the process of filling and emptying the tank. Experimental results show the process of filling and emptying the tank have small differences of 6% with the dynamic range, the linear region, and resolution are 100 cm, 70 cm, and 0.4 cm respectively. Sensor sensitivity in filling and emptying process of the tank are 2.7 mV/cm and 2.8 mV/cm respectively. These results were the best performance of the sensor, which occurs when the level of the second probe was 55 cm above the first probe.     

由正交傅里叶-梅林矩定位的双光纤耦合微内尺度测量

为了解决微内尺度的精密测量问题,提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输,把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量,通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度,运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位;根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度,从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证,并依据JJF(黑)8-2008,利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200μm、深2 000μm深盲孔的直径测量,其测量重复性不确定度优于0.25μm。