高冗余光纤光栅传感网络的设计与实验研究

结合无源光学器件,提出并设计了一种新型的高冗余光纤布拉格光栅(FBG)传感模块,并将设计的FBG传感模块与波分复用技术相结合,构建了高冗余FBG传感网络.以长方形铝合金板为研究对象,对高冗余FBG传感网络的可靠性进行研究,理论比较并实验分析了高冗余FBG传感阵列的适用性与可靠性.研究结果表明,利用光开关在传感阵列支路之间的切换,使得FBG传感网络更具有冗余性.这一方面能够解决使用过程中多个部位出现故障导致的某些FBG传感模块无法被计算机检测到的问题,有效提高了传感系统的可靠性、容错性;另一方面为工程应用中结构健康监测以及特殊部位监测提供了一种有效可行的监测手段.     

基于10.6微米全光深度神经网络衍射光栅的设计与实现

光子人工智能芯片以光速执行运算,且具有低功耗、延迟低、抗电磁干扰的优势。小型化与集成化是实现这一技术革新的关键步骤。本文将光刻技术运用于衍射光栅的制作,提出一种基于10.6微米激光的全光衍射深度学习神经网络光栅设计及实现方法。由于光源波长由毫米波向微米波进化,神经元的特征尺度缩小至20微米,与现有光衍射神经网络相比,深度学习神经网络特征尺寸缩小了80倍,为进一步实现光子计算芯片大规模集成奠定了基础。     

采用可调Mach-Zehnder滤波的波长可切换掺铒光纤激光器

为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于马赫-曾德（M-Z）结构和光纤光栅串结合的掺铒光纤激光器,在M-Z干涉结构的一个干涉臂中加入光学延迟线（ODL）,实现对干涉间隔的灵活可调。系统结构设计采用976 nm波长的LD作为泵浦源,长度为6 m的掺铒光纤作为增益介质;采用光栅串将特定波长的光反射回环形腔形成振荡;采用M-Z结构产生梳状滤波用来对光栅串反射回的光进行选择;通过调节ODL来改变腔内损耗,进而实现激光的可调谐输出,并通过在系统中加入可饱和吸收体（SA）和子腔结构来抑制波长的跳变。实验中,在泵浦功率为100 mW时,实现了单波长双波长和三波长的稳定的激光输出。单波长共输出13个,调谐范围为1 570~1 596 nm,调谐间隔为2 nm,边模抑制比均大于50 dB。     

边界元积分法分析椭圆模式和远场特性

近年来各种兼具高品质因子和定向输出的变形微纳谐振腔得到广泛研究,主要是可以用在光电集成的极低阈值激光器中。通过边界元方法计算了从圆到椭圆变形过程即中模场,品质因子以及远场特性的随短半轴变化,模拟结果表明椭圆曲率越大,模式的品质因子逐渐下降,而模场由回音壁模式逐渐向法玻腔模式转化,但是在转变过程中出现因模式耦合效应导致模式品质因子的异常改变,远场出现被调制的现象,该机理为实现定向输出并且高Q值的激光器提供新的设计思路。     

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1~3.62 μs范围变化。在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89 %。     

Design and characteristics of a non-contact rotational sensor based on a fiber Bragg grating

We propose a novel non-contact rotational sensor based on a fiber Bragg grating (FBG) packaged in a core of a magnetic head, which converts the introduced strain from the circular magnetic railings ruler into the rotational information. A mathematical model is built for processing the data obtained by an interrogator, and the accuracy and resolution of the measurements are analyzed by altering the radius and period of the circular magnetic railings ruler, as well as the dimension of the sensor. The experimental results show that it is in good accordance with the theoretical analysis on rotational angle, and the fitting results indicate that the results obtained from the rotational sensor match very well with the real rotational velocity with a linearity of 0.998 and a standard error of about 0.01.