?89mm环圈状态的熊猫型单偏振光纤对光谱带宽的影响（英文）

使用单偏振光纤传输的信号瀑布线明显变窄、稳定度大幅提高,可以提高光信号的保真度和光纤陀螺的测量精度。单偏振光纤的光谱带宽位置与环圈直径有关,?89 mm环圈是单偏振光纤的标准测量状态。通过对数值孔径分别为0.133和0.11的两组熊猫型单偏振光纤从平直到缠绕?89 mm环圈两种状态下的对比测试分析,发现其LP01模式的两个简并基模截止波长λCY和λCX形成的光谱带宽DlC发生了变化,两组光纤的平均光谱带宽变窄率分别是22.22%和30.15%、平均光谱带宽下移量分别是-54 nm和-76 nm。对其发生变化的光学机理进一步分析,表明单偏振光纤的弯曲双折射、弯曲应力和数值孔径的综合作用是产生上述现象的原因。     

空心光纤HE_(11)模的场分布和传播特性

基于麦克斯韦矢量模型精确计算了空心光纤中HE_(11)模的电磁场分布,从光源参数和光纤参数两方面讨论了HE_(11)模在空心光纤中的传播特性。研究表明:沿空心光纤截面HE_(11)模的光场强度呈环状分布,电场的两个径向分量rE和Ej相位相同,磁场的两个径向分量rH和Hj相位相反,不同光源条件在空心区激发的消逝波场分布基本一致,在纤芯层和敷层的电磁场分布随光源不同具有明显区别。此外研究表明仅改变芯层厚度或纤芯层和敷层相对折射率的方法,对空心区消逝波的电磁场分布基本没有影响,但是改变空心区半径可以明显改变空心区消逝波最大场振幅。空心光纤消逝波原子导引方法可用于原子干涉陀螺实现原子团劈裂。     

空芯光纤蓝失谐HE_(11)模原子导引（英文）

基于矢量模型,从麦克斯韦方程组出发精确计算了空芯光纤中HE_(11)模的电磁场分布,并分析了电磁场各分量的传播特性。研究表明,HE_(11)模强度沿光纤横截面呈环状分布,电场分量E_r和E_φ相位相同,磁场分量H_r和H_φ相位相反。以~(85)Rb原子为例,当入射激光功率为1 W,失谐量为1 GHz,空芯光纤空心区半径为0.7mm时,计算了空芯光纤中HE_(11)模的绝对强度分布和光学势分布,计算发现空心区最大光学势为14.9 mK,远大于标准磁光阱中~(85)Rb原子温度(120mK),因此空芯光纤中的HE_(11)模可用于导引~(85)Rb原子。空芯光纤原子导引有望应用于原子干涉领域。     

一种基于硅基波导的新型谐振式集成光学陀螺

介绍了一种基于单偏振波导环形谐振腔的新型集成光学陀螺及单偏振环形波导谐振腔的实现方法。其中单偏振光波导由SiO2衬底层、锗掺杂SiO2波导芯层和SiO2上包层组成,整个结构可用硅热氧化技术和PECVD技术生长在硅衬底上。用BPM(束传播法)对设计的单偏振环形谐振腔的传输特性进行仿真分析。结果表明,当入射光波长为1550nm时,此单偏振波导谐振腔对TM模式传输光的消光比是25dB/cm,而对TE模式传输光的传输损耗是0.05dB/cm,谐振腔的精细度可达到35。单偏振波导谐振腔的这些特点适于集成光学陀螺的应用要求,由其研制的集成光学陀螺的分辨率可达到16(°)/h。     

使用滤波器和探测器阵列的光纤陀螺光源平均波长漂移监测

为了提升光纤陀螺在工作温度范围内的标度因数稳定性,提出了一种使用滤波器和探测器阵列对光源光谱平均波长漂移进行实时监测的技术方案。光纤陀螺光源光谱通常为平滑的类高斯函数,理论上可以借助少数采样点在较小的误差范围内计算其积分值,因此可以测量光源几个特定波长处的光强,结合适当的数值积分算法,计算其平均波长漂移。以掺铒光纤光源的左峰(中心波长约1530 nm)为例,分析了滤波器参数以及积分方法对监测精度的影响,结果表明当初级滤波器带宽为5 nm,次级滤波器带宽为1 nm,采用Gauss-Legendre积分法时,计算值与测量值的误差小于0.2×10~(-6)。实时监测结果可用于波长反馈控制或标度因数补偿,进一步提升光纤陀螺的环境适应性。     

干涉型光纤陀螺中的偏振光干涉

针对采用质子交换式波导和全保偏光路的光纤陀螺,利用双波束干涉法将光纤环圈中存在的与偏振模式相关的干涉场进行了分析,推导出每种干涉场对主干涉波的幅度及相位扰动的表达式。在此基础上分析了一些关键参数对陀螺偏振噪声的影响,提出抑制光路中寄生偏振干涉场的建议。     

基于FPGA的保偏光纤偏振测试仪系统

对保偏光纤偏振参数的自动测量进行了实验研究。论述了保偏光纤的特性和参数，分析了光电信号的调制特性和提取微弱信号的有效方法，提出了基于FPGA的保偏光纤偏振自动测试方案，并对其进行了具体设计和实施，使之成为一个实用可靠的测试仪器。仪器的使用验证了方案和设计的有效性。     

光子晶体光纤的耦合技术

光子晶体光纤与普通单模光纤的低损耗熔接是影响光子晶体光纤实用化的重要技术.针对自行设计的光子晶体光纤,对其与普通单模光纤的熔接损耗机制进行了理论和实验研究.首先分析了影响熔接损耗的主要因素,然后理论计算了光子晶体光纤与普通单模光纤之间的耦合损耗,最后采用常规电弧放电熔接技术对光子晶体光纤与单模光纤的熔接损耗进行了实验研究,通过优化放电参数,使熔接损耗可以降到0.7 dB以下,满足了实际应用的要求.该方法为其他类型的光子晶体光纤与普通单模光纤的熔接提供了借鉴.     

光子晶体光纤陀螺光纤环偏振特性

光子晶体光纤陀螺技术是解决光纤陀螺空间辐照及热漂移问题的重要技术途径,其中光子晶体光纤环是影响光纤陀螺性能的关键。仿真分析了光子晶体光纤的双折射与结构设计的关系,并计算了光纤的双折射和光纤环绕制过程引入的附加双折射的温度灵敏度,利用白光干涉仪,对光子晶体光纤环和普通的保偏光纤环进行了对比测试分析。试验结果表明,光子晶体光纤环具有较低的偏振特性温度灵敏度,双折射温度系数比普通保偏光纤低接近1个量级,引起的陀螺偏振误差也比普通保偏光纤环小1倍左右。试验结果验证了理论分析的正确性。     

光纤色散及损耗对光纤探针信号传输的影响

对光纤色散及损耗给光纤探针信号前沿和幅度造成的影响进行了理论估算。通过实验对这种影响进行了实际测量。实验中采用四种长度不同的光纤。结果表明，在采用数值孔径为0.37的阶跃石英光纤传输时，光纤色散对光纤探针信号前沿的展宽为5414 ns/km，光纤损耗对光纤探针光信号的影响为4.40.2 dB/km。因此，在光纤需要长距离传输时，有必要采取措施对色散的影响加以控制。     

空心金属光纤导引原子和Monte-Carlo模拟

在空心金属光纤,首先计算了TE01模的电磁场分布和光强分布。其次以~(85)Rb原子为例,计算了TE01模和~(85)Rb原子相互作用的光学势。研究表明,TE01模在空心金属光纤中集中分布在空心区,沿光纤截面呈环状分布。最后采用Monte-Carlo方法,分别模拟了原子在直空心金属光纤和弯曲空心金属光纤中的直导引效率和弯曲导引效率,相比直导引方案,弯曲导引方案效率明显偏低。空心金属光纤原子导引不仅可用于原子干涉仪研究,采用环形空心金属光纤的原子导引还可用于角速度测量研究。     

激光器光谱线宽对布里渊光纤谐振腔谐振特性的影响

针对激光器光谱线宽不可能严格为零的问题,在激光相干理论的基础上,采用光波场叠加的方法计算了布里渊光纤谐振腔的循环光强,详细分析了激光器光谱线宽对布里渊光纤谐振腔谐振谱线宽度和精细度的影响,并进一步分析了光谱线宽对谐振腔受激布里渊散射阈值的影响,最后,引入了线宽压缩的概念分析了布里渊光纤陀螺的灵敏度。分析表明,除了耦合器插入损耗外,激光器光谱线宽也是影响精细度的重要因素,具体影响程度与激光器光谱线宽及谐振腔本征谱线宽度间的相对大小有关,受激布里渊散射阈值随激光器线宽的增加而近似线性增加,另外在其他参数相同的情况下,布里渊光纤陀螺的灵敏度比谐振式光纤陀螺高大约三个数量级。本文为布里渊光纤陀螺的光源选择及光路参数的优化设计过程提供了理论依据。     

基于光纤传感器的固体杨氏模量与泊松比测量方法研究

提出了一种基于光纤传感器的测量固体材料杨氏模量与泊松比的方法,给出了Sagnac光纤干涉仪的环形光纤作为点传感器检测声波及用于声速测量的原理,推导出固体中声波速度与材料的杨氏模量及泊松比的关系式.以光纤Sagnac干涉仪作为传感器贴附于三角铸铁导轨表面,分别测出声表面波与纵波的速度,根据理论推导,得到了铸铁的杨氏模量与泊松比.实验结果与理论数值基本吻合,表明了此测量方法的可行性,为固体材料性能评估提供了一种新的方法.     

纤维─基体界面剪切强度与断裂韧性的表征和测定

根据单向复合材料纤维分布、剪切变形与裂纹扩展的细观分析,提出纤维一基体界面剪切强度和断裂韧性的简易细观表征与测定方法．     

纤维─基体界面剪切强度与断裂韧性的表征和测定

根据单向复合材料纤维分布、剪切变形与裂纹扩展的细观分析,提出纤维一基体界面剪切强度和断裂韧性的简易细观表征与测定方法．     

分布式光纤传感器测量数据可靠性分析方法

分析了分布式光纤传感器测量结果的可靠性,提出从应变系数和温度系数标定到分布式光纤传感器物理量测量以及结果评价的方法,设计了分布式光纤传感器的应变系数和温度系数标定装置,同时分析了应变标定装置的不确定度来源,采用基于光频域反射技术的分布式光纤解调仪进行了实验验证。应变标定范围为-5000με~5000με,温度标定范围为20℃~50℃,第一次测量得到应变系数和温度系数分别为:-6.6775με/GHz和-0.5921℃/GHz。使用获得的应变系数和温度系数再次测量,得到在测量范围内,应变测量相对误差为1%,温度测量相对误差为2%,满足工程应用要求。上述结果表明,设计、发展的数据标定及分析方法可用于分布式光纤传感器应变系数和温度系数的标定。     

封装光纤线圈的胶粘剂对光纤产生的热应力影响

分析了外加应力对光纤消光比的影响，对封装后的光纤线圈建立了简化的力学模型。根据弹性力学原理，利用有限元分析方法对其进行热应力分析，结果表明通过减小胶粘剂的热变形量可以减小对光纤的热应力影响。此外还进行了实验验证，所得实验结果与理论分析基本符合。     

应用于三轴光纤陀螺中的双程后向ASE光源

根据三轴光纤陀螺的高精度需求,采用大功率高稳定性的高精度双程后向方案掺铒光纤光源。通过对ASE光源的理论分析建立数学模型,并根据所用掺铒光纤及泵浦光源的参数对光源进行谱型分析,确定光路方案。再以掺铒光纤和泵浦激光器的温度特性和补偿为研究重点,对掺铒光纤的长度和掺杂浓度以及泵浦功率和铒纤的匹配性进行试验,最终采用铒纤长度19 m,泵浦波长974.6 nm,泵浦功率140 m A,得到光源光功率为20 m W,平均波长变化量小于0.5′10~(-6)/℃,满足光纤陀螺对ASE光源的要求。     

埋入式光纤传感器界面剪切强度实验

采用实验方法对光纤与基体间界面性能进行研究.用临界断裂长度法直接测定界面的剪切强度,由于光纤拉伸强度高于树脂基的拉伸强度,出现试验时基体破坏而光纤完整地从树脂基中拔脱的现象.用单丝拔出法测量光纤与基体之间界面剪切强度,试验结果表明,光纤单丝拔出时,总是出现光纤涂层在锚入端断裂,而纤芯从涂层中拔脱的现象,说明当光纤埋入复合材料中,涂层和基体材料结合为一体,光纤涂层与纤芯之间界面剪切强度最低.承载时,若光纤所受正应力超过σ_(max),会出现光纤涂层与纤芯之间界面脱离,产生裂纹,降低整体结构力学性能.