长周期光纤光栅和双锥形光纤问的倏逝波耦合作用

对长周期光纤光栅和双锥形光纤之间的倏逝波耦合作用进行了研究。理论分析和实验研究表明，由于锥形光纤和长周期光纤光栅物理边界外倏逝波之间的交叠，长周期光纤光栅产生的包层模，可以耦合到锥形光纤的包层模并从锥形光纤的纤芯输出。要获得高的耦合效率，应满足模式匹配的条件，同时要尽量减小两光纤之间的距离。耦合特性还与长周期光栅和双锥形光纤的相对位置有关，为获得高的耦合效率，耦合区应位于长周期光栅区的后面。这种倏逝波耦合作用，为监测实际应用系统中长周期光纤光栅的特性提供了一种新方法；为利用锥形光纤和长周期光纤光栅开发新型光纤器件，提供了一种可能的方案。     

耦合型光纤振动传感器实验研究

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.进行了静态和动态测试并给出了传感器在振动和冲击激励下的响应曲线,实验结果和压电传感器的测量结果相吻合.结果表明,耦合型光纤振动传感器不仅满足振动测量的要求,而且具有测量准确度高,制作简单,成本较低等优点.     

微米光纤耦合型环境折射率传感器

本文展示一种由两根微米光纤构成的耦合型环境折射率传感器。微米光纤表面存在倏逝波,芯外介质折射率微小的改变将引起倏逝场分布变化,从而导致能量在耦合器两臂中的重新分配。本文通过测量耦合器两端出射光功率的比值来对葡萄糖溶液的浓度进行传感,实验结果表明该微米光纤耦合型传感器的浓度传感灵敏度可达1.58 mol·L~(-1)。本文用耦合模理论详细分析了两根相邻微米光纤的耦合效率与芯外介质折射率之间的关系,发现减小耦合区的光纤的直径,增大入射光波长或增大耦合长度,都可以进一步提高这种传感器的灵敏度。     

塑料光纤微分模延迟的频域相移法研究

塑料光纤的微分模延迟数据对研究塑料光纤的色散特性具有非常重要的意义。采用频域相移法测量了不同长度的两种折射率分布塑料光纤：阶跃型塑料光纤(SI—POF)和渐变型塑料光纤(GI—POF)的微分模延迟曲线。实验结果表明,由于短光纤可以忽略模式耦合和模式损耗,1m塑料光纤的微分模延迟测量值与理论计算值吻合得非常好。因此,频域相移法可以简单、方便、精确地测量塑料光纤的微分模延迟。此外,通过比较不同长度塑料光纤的微分模延迟曲线的变化,可在一定程度上分析光纤中存在的模式耦合。     

高双折射光纤中模式耦合空间分布的干涉测量法

本文应用干涉技术测量高双折射偏振保持光纤中模式耦合点的空间分布，测量系统由采用宽带来半导体激光器作为光源的调制迈克尔逊干涉仪组成，通过光程扫描方法探测沿高双折射光纤分布的模式的耦合点。     

温度对光纤准直器的角度偏移影响分析

通过对光纤准直器准直失配，即离轴耦合、偏角耦合、间距耦合三种情况的耦合损耗进行分析，发现角度偏移对耦合效率影响最大.实验中随着温度周期性的变化，光斑位置也出现了有一定规律性的变化.实验通过确定光斑位置的变化量从而求出鞍型和拱型支承架在温度循环时的角度偏移为519 μrad和395 μrad，并导致了0.944 dB和0.718 dB的耦合损耗；在温度冲击时的角度偏移为986 μrad和138 μrad，并导致了1.793 dB和0.251 dB的耦合损耗.实验结果表明拱型支承架在两种不同的温度变化情况下均优于鞍型支承架.     

塑料光纤的远场辐射图和微分模式损耗研究

通过观察塑料光纤远场辐射图,分析了阶跃型塑料光纤中的模式耦合效果.实验结果表明,阶跃型塑料光纤的模式耦合效果很明显,模式耦合从光纤传输5米左右开始发生,到传输20～30 m时,模式耦合完成,光纤末端能量分布达到稳态.采用剪断法测量了塑料光纤的微分模式损耗,发现微分模式损耗随着模阶的增加而增加,大多数模阶的微分模式损耗在150～180 dB/km范围内.     

偏振模耦合分布式光纤传感器空间分辨率研究

分析了偏振模耦合原理的分布式光纤传感器的自相干与互相干光；实验测量的干涉光证明了理论分析是正确的；利用偏振模耦合原理传感与白光干涉检测的分布式光纤传感器的空间分辨率是由光纤偏振色散系数与光源的谱宽决定的；由实验测量的偏振模耦合分布式光纤传感器的空间分辨率为6cm. 关键词： 光纤传感器 保偏光纤 空间分辨率 偏振模耦合     

平面型四光纤耦合系统的研究

以线性耦合波方程为基础，导出了在弱熔情况下平面型四光纤耦合系统的传播常数、本征模以及功率耦合特性，并首次利用“熔拉”法研制成功了平面型四光纤耦合器，得到的耦合器谱响应实验结果与理论结果基本一致。     

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

基于LP21模式的光纤弯曲传感器

设计并研制了一种基于LP21模式的新型光纤弯曲传感器。该传感器通过检测敷设于弹性基片上的光纤所传输的LP21模式光斑图像的旋转,实现对弯曲值的高精度测量。运用光纤耦合模理论和弹光效应求解LP21的模方程,证明该模式具有弯曲无关和扭转线性的特性,并检验了光纤弯曲传感器对不同结构参数和环境温度下的性能。实验结果与理论分析相吻合,证实该传感器具有较大的线性动态范围,温度稳定性高,且能辨识弯曲方向。     

光纤干涉测距中光程定位的研究

提出一种由定位干涉仪和测量干涉仪组成的光纤干涉绝对距离测量方法;并用标准长度光纤实现光程倍增以增大测量范围;重点讨论了用脉冲电流调制的准单色光源实现光程定位的方法及其精度。通过理论分析和仿真实验,定位重复性误差优于±1μm。     

Refractive index sensitivity characteristic of long-period grating in holey fiber with dual-channel measuring method

Dual-channel measuring method based on long-period grating in holey fiber (LPHFG) is proposed, in which cladding mode interacts with medium filled in air holes and surrounding LPHFG simultaneously. Mode coupling properties and resonance spectral response of LPHFG are numerically investigated with respect to refractive index sensitivity characteristic to the variation of medium with dual-channel measuring method. It is proved that dual-channel measuring method can enhance the index sensitivity characteristic, which can be further improved by elaborately choosing appropriate cladding mode. Dual-channel measuring method provides an excellent alternative to the index-based sensors and detectors. Cladding mode in holey fiber with special radius is very sensitive to the variation of wavelength and medium, and it can turn into high-order or low-order cladding mode. The characteristics of cladding mode to wavelength and medium could be used to optimize the index-based sensor, and it also can be used in mode conversion.     

Modal Power Analysis for Two-Mode Fibers Illuminated by an Offset Beam Based on Near Field Pattern Measurement

A novel method for determining mode power distribution in a two-mode fiber illuminated by an offset beam by measuring the near field pattern on the test fiber endface is developed. This method utilizes the different field symmetries of the fundamental and the second order modes. Coupling efficiencies from a quasi Gaussian beam to the fundamental and the second order modes in a two mode fiber were measured by the new technique for various offset launching conditions, and were in good agreement with the theoretical ones.     

Fiber Modal Index Measurements Based on Fiber Gratings

A novel method based on fiber gratings for measuring the effective indices of fiber modes is proposed. The effective index difference between the core mode and a cladding mode was obtained by analyzing the interference fringe of a pair of cascaded long-period fiber gratings. In order to extract the core mode index from the measured index difference, an index matching oil immersion method is proposed. By analyzing the interaction between the cladding mode and the oil applied on the cladding surface, the mode order and the effective index of the involved cladding mode might be calculated. Experimental results about the interference fringe shifts induced by the oil index and the oil-applied length are also presented.     

Fiber Modal Index Measurements Based on Fiber Gratings

A novel method based on fiber gratings for measuring the effective indices of fiber modes is proposed. The effective index difference between the core mode and a cladding mode was obtained by analyzing the interference fringe of a pair of cascaded long-period fiber gratings. In order to extract the core mode index from the measured index difference, an index matching oil immersion method is proposed. By analyzing the interaction between the cladding mode and the oil applied on the cladding surface, the mode order and the effective index of the involved cladding mode might be calculated. Experimental results about the interference fringe shifts induced by the oil index and the oil-applied length are also presented.     

强度型激光光纤传感系统的神经网络补偿方法

提出一种考虑激光光纤传感系统中的激光器输出功率波动的神经网络跟踪补偿方法。在这种方法中，神经网络不仅用于削弱激光器输出功率波动对测量系统的影响，而且还同时用于传感非线性校正。提高了光强调制型光纤传感器的长期工作稳定性及测量精度，并有利于扩大激光光纤测量系统的测量范围。以光纤位移传感器为例，说明了该方法的有效性。     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

光纤损耗测试仪器的校准

本文从计量检定角度提出一种光纤损耗测试仪的校准方法。利用光纤衰减器、Y型光纤分路器及标准光功率计,可评价损耗测试仪的精度等级。方法简单且利于量值传递。