光纤金属腐蚀传感器研究及应用进展

光纤传感技术具有诸多传统的检测方法不具备的优点,如防电磁干扰、传感器体积小、重量轻,可以进行远距离探测等,近年来越来越多的应用于金属腐蚀监测领域。本文综述了探测透射光强型、光纤光栅型、荧光光谱型等类型的光纤金属腐蚀传感器的工作原理、研究应用现状及发展趋势。     

集成光波导传感器的研究进展

集成光波导传感器是光纤传感器的有利补允,以其灵敏度高、不受外部电磁场干扰等优点吸引了科研工作者的注意。阐述了集成光波导传感器的原理、种类、应用及研究进展。     

有源波导环形谐振腔产生毫米波的理论分析

提出了一种用有源波导环形谐振腔产生毫米波的方案。阐述了用有源环形腔产生毫米波的基本原理,分析了泵浦光功率、泵浦光持续时间和输入到环形腔中的光脉冲宽度对产生的毫米波性能的影响。分析结果表明当该方案用于ROF中产生射频波段的毫米波,以及用于高频微波光子技术中优势显著。     

仿真技术在“光纤通信”实验教学中的应用

光纤通信是构建现代通信网主要的传输手段之一。根据“光纤通信”课程特点,引入MATLAB和OPTISYSTEM仿真软件,将实验箱教学和软件仿真教学有机结合,大大增强了学生学习的主动性和积极性,有效地改善了实验教学效果,为培养创新型人才打下了坚实的基础。     

溶胶-凝胶条波导Sagnac环的乙醇蒸气传感特性

采用有机/无机混合溶胶-凝胶法制作条形光波导,并将条波导接入光纤Sagnac环中,测量了输出光功率随环境气氛中乙醇蒸气体积分数变化的特性,表明在实验研究的范围内,输出信号与乙醇蒸气体积分数呈正弦变化.根据Sagnac环结构输出特性的基本关系,反映了溶胶-凝胶条波导在乙醇蒸气气氛下产生了双折射效应.观察到双折射相移与乙醇体积分数的亚线性关系.对实验数据拟合,计算了偏振相移的线性项和二次项系数,得到所制备的条波导的双折射对乙醇体积分数的响应为Δn≈4.4×10-2.测量了信号变化的时间演变特性,典型的上升和下降时间常数分别为3 min和12 min.     

基于分布反馈激光器的局部放电监测系统研究

电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。文章基于分布反馈(DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点,设计了一种用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头,利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化,采用相位生成载波(PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性,得到其一阶谐振频率为876 Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作为局部放电源进行放电检测,验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明,该系统能够检测到800～900 Hz放电信号,灵敏度可达-74.67 dB re rad/Pa。     

短相干半导体激光器的射频调制特性及应用

短相干激光光源在进行高精度的干涉测量时,可以消除被测光学元件前后表面反射形成的杂散光,是低相干干涉仪的理想光源。针对低相干干涉应用对光源的需求,依据速率方程和激光调制特性对射频调制下的短相干半导体激光器光谱特性进行了理论研究。搭建了短相干光源系统,研究了半导体激光器斜率效率η、偏置电流I_b、射频信号频率f_m和幅度A_m对其相干长度的影响。实验结果表明,斜率效率大的半导体激光器更有助于短相干特性的实现,随着调制信号频率和幅值增加,工作在阈值附近的激光器相干长度随之降低,该系统在I_b=1.3Ith、f_m=950 MHz、 A_m=19 dBm的条件下获得了相干长度为90μm的短相干光源。并成功应用于斐索干涉仪上,获得了对比度K=0.931 8的清晰干涉图像,与现有短相干光源相比,对比度提高了约51.1%,实现了对平行平板玻璃面形的测量。     

基于荧光猝灭原理的光纤爆炸物传感器

基于荧光猝灭原理制备了硝基芳烃类爆炸物浓度测量系统.以放大荧光聚合物MEH-PPV作为荧光指示剂,采用塑料光纤作为传感和传光元件,传感头做成U型以提高灵敏度,利用相移法实现对荧光寿命的测定.实验测得系统在TNT饱和蒸汽下和没有TNT时相位差约为0.2°.     

基于荧光猝灭原理的光纤溶解O2传感特性研究

采用荧光猝灭法检测溶解O2浓度。以邻菲咯啉钌作为荧光指示剂,用溶胶-凝胶法制备含有荧光指示剂的敏感材料,采用塑料光纤作为传感和传光元件,传感头做成U型以提高灵敏度,采用相移法实现对荧光寿命的测定。通过实验得出,溶解O2浓度在10mg/L以下时,荧光指示剂的荧光寿命与溶解O2浓度呈线性关系,实验测得该传感器的检测下限是0.36mg/L,系统的灵敏度为0.02mg/L。     

溶胶-凝胶光波导环形谐振腔的挥发性有机化合物传感特性

采用溶胶-凝胶法制作波导环形谐振腔,讨论了环形谐振腔器件的传输特性。测量了在不同物质、不同体积分数的挥发性有机化合物(VOC)蒸气气氛下器件的传输光谱的敏感性。结果表明,谐振波长随甲醇、乙醇、丙醇等醇类化合物,以及丙酮、甲醛等蒸气体积分数的上升而向长波方向移动,具有高的灵敏度,且两者基本呈线性关系。其中,对丙醇最敏感,灵敏度达到1.403 pm/10-6。对甲烷和二甲苯也有微弱反应,但是其灵敏度很低。也测量了水蒸气对传输谱特性的影响。观察到传输谱衬比度对不同挥发性有机化合物物质蒸气的不同敏感特性。对传感机制进行了讨论。