硫系玻璃微纳光器件研究进展

微纳光器件是指尺寸在微纳米量级的光学器件,具有体积小、可靠性高、耦合效率高、重量轻、设计灵活、易于集成等优点。硫系玻璃作为一种新型的微纳光器件基质材料,具有优良的红外透过性能、极高的非线性系数、较小的双光子吸收系数、超短的非线性响应时间以及组分可调等优势。近年来硫系微纳光器件研究备受关注。回顾了硫系玻璃微纳光器件的研究历程,综述了硫系微纳光纤、微球、光子晶体、微环等几种微纳光器件的研究和发展状况,并对其发展前景进行了展望。     

消偏光纤陀螺偏振串扰误差分析及实验研究

以琼斯矩阵为基础,建立了双消偏光纤陀螺(DFOG)系统的光路传输模型,推导出偏振串扰误差的理论表达式。仿真分析了消偏器的45°角误差,偏振串扰点功率耦合,Y波导有限消光比以及环内偏振旋转角对消偏光纤系统偏振串扰误差的影响。实验验证了两消偏器45°角之间的相对偏差以及温度对陀螺零漂的影响。结果表明,两消偏器45°角之间的相对偏差越大、温度梯度越大,对陀螺精度的影响越大。     

一种用于光纤周界安防系统的端点检测方法

为了提高光纤周界安防系统中扰动信号端点检测的 性能,提出一种新型端点检测方法。首先通过计算信号 的短时能量和过零率分布分别找出信号中短时能量比和过零率满足一定门限的信号点,通过 对这两信号点 进行一定的加权确定扰动信号的端点位置。与离散小波提取起始点信号相比,本文方法由于 综合了短时能量 和过零率法的优势,能够适应更多的扰动事件类型,通过加权极大提高了端点检测的精度 ,并且运算时 间大幅降低,提高了系统的实时性。实验结果表明,本文算法在10M Hz的采样速度和采集0. 3s数据情况下,93.47%的数据定位误差低于10m,计算时间少于0.3s。     

基于GWO-VMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪方法

针对Φ-OTDR系统采集的信号中包含大量随机噪声的问题,提出了一种基于灰狼优化算法的变分模态分解联合奇异值分解的新型降噪方法(GWO-VMD-SVD)。通过灰狼优化算法寻找VMD分解中最优的分解层数K和二次惩罚因子α,抑制了模态混叠现象;引入排列熵判定机制区分有用信号分量和噪声分量;将有用信号分量保留,同时对噪声分量使用SVD分解进行二次降噪,提取其中的有用信号;将两次降噪保留的有用信号进行重构,得到降噪后的信号。实验结果表明,该方法相对于VMD-PE和EEMD-CC,信噪比更高,能更有效地保留信号中的有用信息。     

低温环境下FBG温度传感特性研究

在低温环境中,光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)材料的热膨胀系数和热光系数会发生改变,从而影响其温度传感特性。文章通过实验研究了裸光纤光栅传感器和黄铜管封装的光纤光栅传感器在低温下的温度传感特性。结果表明,在80~300 K温度范围,裸FBG温度传感器的灵敏度为6.43 pm/K,线性度为0.974,在80~230 K温度范围,温度与光纤光栅的中心波长呈现非线性关系;黄铜管封装的FBG温度传感器,在整个温度范围内灵敏度可达26 pm/K,线性度为0.996,较裸FBG温度传感器均有较大提升。对比实验表明,对光纤光栅进行封装,可以提高其温度灵敏度和线性度,改善温度传感特性。     

光纤光栅在金属锈蚀传感中的应用

介绍了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)应变敏感特性的金属锈蚀传感器。该器件由光纤光栅、有预应力的钢弹簧和一些机械部件组合而成。组合后的弹簧处于压缩状态。在弹簧弹力的作用下,光纤光栅的峰值波长增长了3.2 nm。对该器件进行了加速腐蚀实验:将其放入盐酸环境中,逐日监测光纤光栅峰值波长的变化,发现峰值波长逐渐缩短,说明弹簧的弹性系数随着弹簧的锈蚀而逐渐减小。到弹簧锈蚀断裂,整个锈蚀过程持续了1315 h,平均锈蚀速率约5μm/d。实验表明了该传感器在实际应用中的可能性。同时讨论了光纤光栅的温度效应及其他影响其实用性的因素。     

Gamma radiation effects on erbium-doped fiber in superfluorescent fiber source

The radiation effects of two erbium-doped superfluorescent fiber sources (SFSs) are studied in gamma ray environment. Two types of output spectrum profile (twin-peaked spectrum and single-peaked spectrum) of SFSs are constructed by different configuration and parameters. The dependence of radiation-induced power loss and spectra evolution on the dosage is revealed. The results show that the amplitudes of radiation-induced power decrease are quite similar in two SFSs. But the mean wavelength variation of the single-peaked spectrum SFS is approximately 25 times smaller than that of the twin-peaked spectrum SFS. Compared to the twin-peaked spectrum SFS, the single-peaked spectrum SFS presents better radiation tolerance, which should have potential advantages in space applications.     

间隔0.256 nm的多波长布里渊光纤激光器的实验研究

使用一个四端口环行器和两个三端口环形器,设计了一种波长间隔为0.256 nm的多波长布里渊掺铒光纤激光器。该激光器中使用的两个三端口环行器组成的环腔产生一阶Stokes光,四端口环行器组成的环腔产生与入射进腔内的BP光相隔双倍布里渊频移的Stokes光。实验测试得到:当BP为3 dBm、980 nm泵浦功率为27.78 dBm时,可得到波长间隔为0.256 nm的6个波长的激光输出,同时也讨论了Stokes光的数量与BP光功率和980 nm泵浦光功率之间的变化关系。     

基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。     

光纤入侵信号检测及识别算法的嵌入式实现

提出了一种光纤入侵信号检测及识别算法,并根据 算法的处理时间及运算特点分解映射在现场 可编程逻辑门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)组成的嵌入式处理器上进行实现。处理 流程分为3部分:首先对原始信号进行3Hz高通滤波,将经过高通滤波后的信号平均分成两部分分别由 两块DSP板并行处理以节省时间开销,且后续所有操作均采用并行方式,将滤波后数据进行 标准化并与检测阈值进 行比较,大于阈值则判为振动并置1,否则置0,从而得到单路检测结果;然后根据上述检测 结果提取用于 识别的数据;最后将数据输入识别模块进行机械、走路和镐刨信号的特征提取并得出识别结 果。实验结果表明, 本文算法可以有效检测和识别光纤入侵信号,且提高了运算速度,满足了光纤预警系统(OFPS )对检测及识别信号类型的实时性要求。