高灵敏度级联长周期光纤光栅温度与应变传感的理论研究

根据长周期光纤光栅(LPFG)的温度和应变特性,从理论上设计一种具有更高灵敏度的传感器。将两个具有不同包层参数和周期的长周期光纤光栅串联起来,构成光纤光栅传感器;并对其进行数值模拟,结果表明此传感器具有更高的温度和应变灵敏度,同时能实现双参数测量。对影响传感器灵敏度的因素进行了进一步分析表明光栅包层参数、周期对灵敏度都有一定影响,在其他参数不变的情况下高阶模次的灵敏度高于低阶模次,这一结果能进一步提高灵敏度。     

基于STM32F4的时栅数控分度转台控制系统设计

为了提高时栅位移传感器数控转台的控制定位精度,针对步进电机载物运动时的高频出力不足、低频振动、失步、堵转等现象,提出了一种基于STM32F4的数控分度转台控制系统。系统通过对硬件、软件的设计建立了以STM32F4微处理器为控制核心、时栅角位移传感器为反馈元件的全闭环控制系统,有效的解决了步进电机的精确控制问题。经实验验证,实现了高稳定性、高速度、高精度的时栅数控转台定位,定位精度达到了±2＂。     

准分布式光纤Bragg光栅传感器在微生物燃料电池温度场测量中的应用

微生物燃料电池(MFC)在近些年得到了迅猛了发展,尤其是MFC具有产电且同时处理废水的效果,引起了世界各国科学家的高度关注。如何提高MFC产电效率的问题一直是MFC的研究重点,其中温度是影响微生物活性的一个重要因素,进而影响MFC的产电效率。为了能够更好地了解温度场与MFC的产电效率的关系,本文采用准分布式光纤Bragg光栅(FBG)阵列,对MFC阳极室内温度场分布进行实时测量。实验表明:该方法能够测量MFC运行阶段阳极室内温度场分布,反应前后温度差3-4℃,该方法为研究MFC内温度与产电效率的关系提供一种新的手段。     

包层折射率均匀调制LPFG光谱特性研究

介绍了光纤光栅发展的过程,阐述了光纤光栅的各种常用写制方法以及目前LPFG的发展现状,分析了耦合模理论;基于耦合模理论在纤芯折射率均匀调制的LPFG中的应用,利用Matlab软件对LPFG的光谱进行模拟,将耦合模理论进行修改,给出了单侧写制的LPFG的光谱图,提出了多侧写制LPFG的模型及曝光均匀度的概念。     

基于载波相移系统的二倍频光电振荡器

为了扩展光电振荡器(OEO)的频率范围,设计了 一种基于载波相移系统的二倍频OEO(FD-OEO)。 系统采用相位调制器(PM)和Mach-Zehnder调制器(MZM)并联,构成载波相移系统,利用载 波相移双边带(CPS-DSB) 调制的方法产生二次谐波分量;同时利用啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)色散特性实现边带分 量与CPS补偿,维持 OEO环路中基频信号的振荡。实验结果显示,在OEO环路系统基频信号为2.23GHz情况下,产生了4.30 GHz的FD信号,且通过边模抑制性能、稳定性及相位噪声对系统性能进行了验证。     

基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统的研究与设计

由于受光源谱宽和光纤Bragg光栅传感波长移动范 围的限制,FBG传感系统中可复用的FBG数量 受到很大限制。为了解决这种限制问题,提出通过传感信号的时间延迟对传感FBG进行定位 的方法。 设计出基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统,用Fabry-Peror(F-P)腔和时延定位结合的 方式对传感信息进 行解调,用FPGA进行数据处理。搭建了实验系统,进行了简单的实验。实验结果表明, 本文系统增加可复用FBG数量的方法实用性强,精度高。     

基于相位光栅的立体视觉测量系统及其相位解析表示

针对自由曲面,采用双目立体视觉与相移光 栅结合的方式实现一种三维面型视觉测量系统。首先, 对测量系统的数学模型和标定方法进行了介绍;然后,对涉及的相位解析理论进行了详细的 分析;最后,针对当前相位解析 过程中存在的问题提出了相应的解决方法,并与当前主流的相位解析算法进行比较,证明本 文提出的算法在测量速度和精度 方面具有一定的优势。实验结果表明,本文系统的测精度约为0.04m m。     

一种基于OPM和FBG滤波器的新型双工ROF系统

提出了一种采用光相位调制器(OPM)和光纤布 拉格光栅(FBG)滤波器实现的双向光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,系统采用OPM和FBG滤波器产生抑制一阶边带的多边带光信号 ,而2.5Gbit/s 的下行链路信号只调制在中心光载波上同时经过光纤进行传输。在基站,未被调制的边带信 号用来重新调 制上行链路信号。建立了产生光载毫米波的理论模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并 通过仿真实验 验证了系统的可行性。结果显示,经过60km光纤传输后,上、下行 链路信号的眼图都清晰可见,上行链 路功率代价小于0.2dB,下行链路功率代价小于1.8dB,系统具有较好的抗色散能力。     

基于啁啾相移FBG的宽调谐单通带微波光子滤波器

为扩大单通带微波光子滤波器(MPF)的可调谐 范围,提出了一种基于啁啾相移光纤光栅(PS-FBG) 的宽调谐单通带MPF。首先对普通PS-FBG的反射谱和基于普通PS-FBG的单通带MPF频率响应 进行了理 论和实验研究;然后,采用传输矩阵方法分析了啁啾PS-FBG的相移量、折射率调制深度以 及相移点位置 对其反射谱特性的影响,进而分析了对基于啁啾PS-FBG的单通带MPF频率响应的影响。结果 表明,调节可调谐激光 源的波长,可实现单通带频率的可调;相对于普通PS-FBG,啁啾PS-FBG扩大了反射谱带宽 ,从而单通带MPF扩大了可调谐范围。适当设计啁啾PS-FBG的相移点的位置,可以使单通带M PF的可调谐范围进一步增加。     

基于单一相位模板的带状光纤上多波长阵列光纤光栅刻写工艺研究

设计了一种带状光纤上阵列光纤光栅刻写系统,仅利用一块相位掩模板,即实现8芯带纤上阵列光纤布拉格光栅的刻写.使用自行设计的带纤夹具夹持带纤,电控位移平台对带纤整体施加拉伸力,采用相位掩模工艺对光纤逐根曝光,并同时以扫描写入的方法进行汉明切趾.刻栅过程由电脑编程控制,中心波长、波长间隔以及切趾方式可以灵活调整.测试结果表明,刻写完成的阵列光纤布拉格光栅3 dB带宽为0.2 nm、波长间隔为0.5 nm、波长偏差小于±50 pm、反射率达到80％～85％.