新型光纤光栅扭转传感器研究

报道了一种新型光纤光栅扭转传感器的基本原理和传感结构,推导了扭转测量的理论公式,该传感器的扭角与光纤光栅中心波长的变化呈线性关系.在±40°扭角范围内,技术上实现了灵敏度为10.715°/nm的扭转传感.     

用单光纤光栅实现扭转与温度的双参量传感测量

采用一种新颖的扭梁设计结构 ,利用单光纤光栅成功地实现了扭转 (扭转角或扭矩 )与温度的双参量同时测量。该方法能够有效地解决扭转角与温度的交叉敏感问题 ,且光纤光栅波长的变化对扭转角、扭矩及扭应力 (力臂一定时 )均呈线性关系。在 - 40°～ +32°范围内 ,扭转角、扭矩和温度的传感灵敏度分别达到 0 .19nm (°)、3.2 9nm Nm和 0 .0 3nm ℃ ,波长线性调谐范围可达 14.2 0nm。     

光纤探针传输效率的研究

用实验方法测量了光纤探针的传输效率随光纤圆锥角的变化关系,给出了传输效率曲线。通过测定探针传输效率的实验可以看到,只要光纤探针的锥角在30°~55°范围内,就具有高透过率、高分辨率纳米微探针。测量了传输效率与光波波长的关系。     

再入式光纤角速率传感器的研究

对新型再入式光纤角速率传感器进行了理论分析与实验研究 ,推导了它的光强透过率、灵敏度以及极限分辨率的解析表达式 ,分析了环形谐振腔中定向耦合器的耦合比与灵敏度以及极限分辨率的关系 ,并依据理论分析 ,研制了采用长度为 2 0 0m环形谐振腔的再入式光纤角速率传感器的实验装置。实验结果表明 ,这一实验装置具有0 2 (° h)的常值漂移以及优于 0 1(° h)的零偏稳定性 (10s积分时间和 10min采样样本长度 )     

虹吸动态化学腐蚀法制备近场光学显微镜光纤探针的研究

基于虹吸原理 ,设计了一种动态化学腐蚀法的简易装置 ,用于制备近场光学显微镜光纤探针。在一般化学腐蚀法的基础上 ,通过改变虹吸管中水的流向和流速来有效地控制探针锥角和锥长 ,制备出多种形貌的光纤探针。与传统的静态化学腐蚀法相比 ,该法具有重复性高、探针形貌可控、操作方便、实验费用低廉、制备的探针表面光滑等优点。利用该装置 ,成功地制备出针尖尺寸 5 0～ 30 0nm ,针尖锥角在 16°～ 6 5°之间可调的光纤探针。同时 ,选择适当的液位差 ,通过一步腐蚀法制备出针尖尺寸小于 5 0nm ,针尖锥角 12 5°的双锥角光纤探针。并对可能的腐蚀机理进行了探讨。     

具有大范围高分辨率线性响应特性的超短无芯光纤溶液折射率传感器

通过理论与实验对比, 证明模式传输分析(MPA)方法求解单模-多模-单模(SMS)结构的可行性. 以MPA理论为基础, 提出了SMS结构折射率传感装置线性响应点的寻找方法. 利用该方法为实验制作的无芯光纤SMS折射率传感器设计了大范围高分辨率线性响应位置, 并在实验中获得证实. 实验采用短至4.4 mm的直径104 μ无芯光纤, 在折射率1.326–1.417范围上获得了19.10 dB的功率线性变化, 以商用光功率计0.01 dB分辨率计, 折合折射率分辨率4.76×10^-5, 实现了理论指导下的大范围高分辨率线性响应. 关键词： 全光纤折射率传感器 多模干涉仪 SMS 无芯光纤     

微弯光纤传感器的光线寻迹法分析

采用光线寻迹法分析微弯光纤传感器，指出其微弯临界周期即为光线以最大入射角在光纤内传播的空间重复距离，结论与耦合模理论分析及实验结果一致。     

制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方法

提出了一种制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方案.该方案利用静态腐蚀过程中光纤所形成的特殊结构,及动态腐蚀过程中光纤在氢氟酸中的移动所带来的新月形弯液面在光纤表面接触位置的变化,通过合理控制腐蚀时间来制备尖端锐利、大锥角或多锥体角等各种结构的探针.设计方案采用计算机控制整个装置实现了探针制备过程的自动化,保持了腐蚀光纤探针实验条件的一致性.实验结果表明,采用此方案可以制备出尖端孔径小于100 nm且锥体角高达70°的光纤探针,且重复性高.此外,该方案的装置结构简单,实现容易.     

激光束的锥台光纤传输

 分析了锥台光纤的传输特性,建立了高斯近似模型,采用模场耦合理论,计算了锥台光纤的功率转换效率。并在激光器的输出光波长为532 nm,多模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为12.5 μm条件下对细端半径分别为（4±1）,（5±1）,（6±1）,（7±1）和（8±1） μm的锥台光纤的转换效率进行了实验测定。提出利用锥台光纤的圆柱形多模光纤部分传输光功率,锥台部分保证光束质量的传输方案,在保证光束质量的同时能传输较高的光功率。     

用于CARS激发源的全光纤飞秒脉冲谱压缩

进行了基于光纤预啁啾和自相位调制的多模/单模组合式全光纤啁啾谱压缩研究.提出利用多模光纤模式估计群速度色散均值的方法,并将该估计值作为啁啾参量分析的计算参数,仿真计算了50/125μm折射率渐变多模光纤的群速度色散均值及其与单模光纤在不同长度比值下的光谱压缩效果.采用三种折射率渐变多模光纤进行实验,对比分析了折射率渐变多模光纤的芯径大小及其与单模光纤的长度比值对光谱压缩效果的影响.实验结果表明使用50/125μm折射率渐变多模光纤获得光谱最大压缩比为5.796,谱宽为2.243 nm,与理论仿真一致;使用105/125μm折射率渐变多模光纤,可进一步提高压缩比至152.941,输出谱宽为0.085 nm的光脉冲.将此脉冲用于相干反斯托克斯拉曼散射光谱探测,理论光谱分辨率可达1.386 cm~(-1).     

多模光纤中简并模式群的分别探测

用多模倾斜光纤光栅(Tilted fiber Bragg grating,TFBG)实现多模光纤中简并模式群(Degenerated modegroup,DMG)的分别探测。多模倾斜光纤光栅将光纤中的导模耦合到辐射光线,用透镜将辐射光线聚焦在焦平面上,使非简并模式群对应的辐射光线的像在焦平面上分离。在焦平面上用空间滤波器使简并模式群选择透过并进行分别探测。用芯径为62.5μm的标准通信多模光纤进行了简并模式群分别探测实验,用单模光纤激励多模光纤,测量简并模式群功率随激励光纤的横向对准偏差的变化关系。低阶简并模式群的测量结果与仿真计算结果基本一致,高阶简并模式群的测量结果与仿真结果有一些不同。用倾斜光纤光栅进行单简并模式群激励,在单简并模式群条件下测量简并模式群耦合效率的想法还需进一步实验验证。     

小半径弯曲条件下传能光纤传输效率研究

利用光线理论分析弯曲光纤模型中的包层光线传输特性,结合半导体激光模块传能尾纤弯曲实验表明,由于光纤弯曲有效数值孔径减小而进入包层的光线并未完全被耗散,当光纤弯曲部分长度较短时,部分未耗散掉的包层光在进入直光纤部分后仍可重新回到纤芯中进而长距离传输作为有用光输出。该结论表明弯曲光纤的传输效率由弯曲半径和弯曲光纤长度共同决定,即在光纤弯曲半径远小于传统理论临界半径的情况下,合理控制传能光纤弯曲部分的长度,仍可获得较高的传输效率。     

Fiber-optic microbend sensor structure

We proposed and experimentally investigated a novel microbend sensor structure. The structure is composed of single-mode leads and multimode sensing fiber. The proposed structure exhibited a level of sensitivity as much as six times higher than that of the classical microbend sensor configuration when the same sensing fiber was used. Additionally, single-mode leads reduce lead noise and allow the use of more-coherent sources. The total loss of the proposed nondeformed structure is near 2 dB when the proper splicing method is used.     

激光光纤电压传感器设计原理及其应用研究

本文报道了利用钛酸钡晶体压电效应及多模光导纤维F-P型干涉仪来测量电压的原理、装置设计及其实验结果,并讨论了在光学测量中光纤的具体参数及其它因素对测量结果及信噪比的影响。     

用于接触式探测的多模光纤探针形状优化

对于进行接触式探测的多模光纤探针,信号光来自于附着于探针表面的待测物。基于几何光学,提出了一个物理模型,用以分析探头形状对所收集的信号光强度的影响。采用此模型,对抛物线型探头进行了仿真,给出了最优形状参数,并采用表面增强拉曼探针进行了初步实验验证。此分析可用于指导各种光纤传感器的设计,以确定其最佳的形状参数,适用于荧光传感器、表面等离子体共振传感器、表面增强拉曼传感器等。     

Analysis of multimode BDK doped POF gratings for temperature sensing

We report a temperature sensor based on a Bragg grating written in a benzil dimethyl ketal (BDK) doped multimode (MM) polymer optical fiber (POF) for the first time to our knowledge. The thermal response was further analyzed in view of theory and experiment. In theory, with the order of the reflected mode increasing from 1st to 60th order, for MM silica fiber Bragg grating (FBG) the temperature sensitivity will increase linearly from 16.2 pm/°C to 17.5 pm/°C, while for MM polymer FBG the temperature sensitivity (absolute value) will increase linearly from ?79.5 pm/°C to ?104.4 pm/°C. In addition, temperature sensitivity of MM polymer FBG exhibits almost 1 order larger mode order dependence than that of MM silica FBG. In experiment, the Bragg wavelength shift will decline linearly as the temperature rises, contrary to that of MM silica FBG. The temperature sensitivity of MM polymer FBG is ranged from ?0.097 nm/°C to ?0.111 nm/°C, more than 8 times that of MM silica FBG, showing great potential used as a temperature sensor.     

光纤Bragg光栅倾角传感器的标定与不确定度分析

实现光纤Bragg光栅倾角传感器的静态的测试和性能分析。设计了一种量程为5°的倾角传感器标定装置,对其进行校准实验。通过对光纤光栅解调仪的中心波长差和标定装置产生的倾角值进行最小二乘法拟合,求出静态标定系数,并对倾角传感器标定装置的不同不确定度分量进行分析以求出合成不确定度。实验结果表明,光纤传感器的灵敏度为0.17343nm/(°),线性度为99.993%,重复性误差为0.0552%,标定装置的合成不确定度为8.606×10-2°。     

成像型速度干涉仪散斑成因的研究

在冲击波过程中,利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时,散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰,影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素:靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明,多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用,这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。     

Application of Turbo codes in optical OFDM multimode fiber communication system

In this paper, Turbo Code is proposed in optical OFDM multimode fiber communication system in order to decrease the bit error rate (BER) of the system, which is mainly affected by the deep nulls of the magnitude response of multimode fiber in the high frequency region (above 3 dB). A simulation system in SIMULINK is established. Based on the system, the BER of the system with Turbo Code is compare to the systems with another two typical coding schemes including convolutional code (CC) and serially concatenated code (SCC) which uses a concatenation of convolutional and RS codes when transmitting 10 Gbps data over various length multimode fibers. Different transmitting rate is also considered. The results show that Turbo coded system has a lower BER than the other two systems and the Turbo coded system can transmit 10 Gbps data to the distance of 300 m with BER below 1e−6.