激光干涉测速中信号光纤的模式色散对速度测量的影响

详细分析了测量任意反射面的激光干涉测速系统(VISAR)中信号光纤的模式色散对速度测量的影响,建立了数学分析模型,数值模拟了色散对比度因子与测速系统所使用的条纹常数和被测速度增量之间的关系。研究结果表明:（1）测速时使用的条纹常数越大,信号光纤模式色散的影响越小;（2）被测速度越大,信号光纤模式色散的影响越大;（3）阶跃折射率光纤的色散影响比剃度折射率光纤大得多。通过本项研究,给出了减小信号光纤模式色散的有效措施,对提高VISAR的干涉图对比度及测试精确度具有重要作用。     

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。     

一种三芯液晶光子晶体光纤的特性

针对三轴光纤陀螺共用光源问题,提出了一种新型的多芯液晶光子晶体光纤,该光纤具有三个呈等边三角形几何形状排列的液晶纤芯.利用有限元法对其功率分布、模场、有效折射率和色散特性进行了数值分析,结果表明,这种三芯液晶光子晶体光纤可将传输光完全等分为三束光,且具有平坦色散特性,在波长为1.45μm～1.75μm之间的色散变化小于2 ps·km-1·nm-1.此外,该光纤在大约150 nm的波长范围内显示出超平坦的色散,并且可以通过改变中心空气孔的直径来调整超平坦色散的波长范围.研究成果对液晶光子晶体光纤、三轴光纤陀螺和三相光纤电流互感器的等光分束器、1×3多芯光子晶体耦合器和平坦色散光纤的进一步发展具有重要意义.     

一种三芯液晶光子晶体光纤的特性（英文）

针对三轴光纤陀螺共用光源问题,提出了一种新型的多芯液晶光子晶体光纤,该光纤具有三个呈等边三角形几何形状排列的液晶纤芯。利用有限元法对其功率分布、模场、有效折射率和色散特性进行了数值分析,结果表明,这种三芯液晶光子晶体光纤可将传输光完全等分为三束光,且具有平坦色散特性,在波长为1.45μm~1.75μm之间的色散变化小于2 ps·km~(-1)·nm~(-1)。此外,该光纤在大约150 nm的波长范围内显示出超平坦的色散,并且可以通过改变中心空气孔的直径来调整超平坦色散的波长范围。研究成果对液晶光子晶体光纤、三轴光纤陀螺和三相光纤电流互感器的等光分束器、1×3多芯光子晶体耦合器和平坦色散光纤的进一步发展具有重要意义。     

电炮驱动薄膜飞片的运动速度

用双灵敏度激光干涉测速技术测量了充电电压为18 kV的电炮加载下薄膜飞片自由面的速度历史。介绍了相关的实验装置及测量方法,给出了实验结果,并讨论了影响测速的一些关键技术。整个测速过程约为1.6 s,最终速度为6.7 km/s。     

电子散斑干涉三维变形测量技术研究

电子散斑干涉技术是一种非接触式,高精度的变形测量方法,适用于许多工业领域。由于其位移灵敏度与光学布置密切相关,因此难以在一次加载条件下实现三个方向的变形测量。针对这一问题,本文开发出一套能够同时测量面内和离面位移的测量装置。该装置采用波长为473nm、532nm和671nm的三种激光为光源,分别构建三组测量光路,使用一台3CCD彩色相机作为感光元件,一次记录三种光路获得的散斑干涉图像。通过对彩色相机的图像进行R、G、B通道分离,结合四步相移法可以同时获取物体的三维位移场。运用光纤技术优化光路设计,研制了集成化的电子散斑三维变形测量仪。通过相关的实验验证,评估了该装置测量物体三维变形的可行性和可靠性。     

GRIN介质用于面内位移的测量

本文把梯度折射率（ＧＲＬＮ）介质的面内位移与其折射率梯度联系起来,对面内位移导致的折射率变化进行研究,介绍了ＧＲＩＮ介质用于面内位移测量的基本原理,给出了双光束干涉法测量悬臂梁挠度的实验方法和实验结果     

CRIN介质用于面内位移的测量

本文把梯度折射率介质的面内位移与其折射率梯度联系起来,对面内位移导致的折射率变化进行研究,介绍了ＧＲＩＮ介质用于面内位移测量的基本原理,给出了双光束干涉法测量悬壁梁挠度的实验方法和实验结果。     

黑火药烟雾浓度对激光透过率影响的实验研究

利用烟箱法测量532、1550nm激光在不同黑火药烟雾浓度下的透过率,结合朗伯-比尔定律,得到黑火药烟雾浓度对532、1550nm激光透过率影响的定量关系。实验表明,532nm和1550nm激光的透过率随着黑火药烟雾浓度的增加而指数衰减,1550nm激光的透过率明显高于532nm激光的透过率。     

高超声速流场激光测速技术研究进展

高超声速气流条件下飞行器内/外部流动中存在强湍流及脉动、边界层转捩、激波-边界层干扰和高温真实气体效应等耦合效应,表征该非定常流动现象对飞行器气动力、气动热以及目标光电特性等产生的影响是高超声速流动研究中的前沿课题.速度作为表征流动过程最重要的参数之一,准确的速度测量对于深入理解上述复杂流动-传输机理以及高超声速飞行器设计具有重要指导意义.文章针对高超声速流场速度测量中几种常用的非接触式激光测试技术进行了综述,主要包括基于空间法的粒子图像测速,基于激光吸收光谱、激光诱导荧光和瑞利散射的多普勒测速,基于飞行时间法的分子标记测速,以及基于流场折射率的聚焦激光差分干涉测速技术.首先简要介绍每种激光测速技术的基本原理,然后进一步介绍该技术在高超声速自由流、层/湍流边界层、激波/边界层干扰、尾流或其他复杂流动区域的速度及其脉动度测量等方面的典型应用,分析各种技术环境适用性及面临的局限性和挑战.最后对基于激光技术的高超声速流场速度测量进行了总结及发展趋势展望.     

对激光干涉测速中信号丢失现象的分析

分析了当应用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量强冲击波作用下样品自由面速度时丢失部分测量信号的问题。除了普遍的光电系统有限频率响应以及数字示波器采样率的影响,主要考虑了干涉仪延迟时间、多模光纤的多模色散对测量信号的影响。干涉仪延迟时间导致速度历史与一个宽度为延迟时间的矩形函数进行卷积,使速度历史的高频细节丢失;多模色散导致干涉信号与某一梳状函数进行卷积,使高频干涉条纹丢失。对丢条纹的整数性进行了分析。     

Throughput and coupling in optical fibers

Optical throughput, namely the product of area times subtending solid, is a useful concept in calculations of light coupling to optical fibers. It is invariant through an optical system, thus providing a simple and elegant way to derive the maximum coupling efficiency between a light source and a fiber, regardless of intervening optics. Because throughput is proportional to the number of modes supported by an optical structure, it also yields the distribution of modal power within a fiber.In this paper, we illustrate applications of throughput by calculating light coupling into fibers and mode distribution within.     

Distributed strain sensing using frequency-modulated continuous-wave reflectometric optical technique

This paper presents an analysis describing the feasibility of a distributed optical fiber strain sensor whose principle of operation is based on the frequency-modulated continuous-wave (FMCW) reflectometry technique. The system consists of a frequency-swept laser diode and an unbalanced two-beam interferometer. In this system, the test arm comprises a number of single-mode fibers, which act as the sensing fibers, with a mirror at the far end and mechanical splices as the connectors, as well as the reflectors. Theoretical analysis shows that the measuring resolution of the strain is inversely proportional to the length of the sensing fiber. The strain variation of the sensing fiber is measured by demodulating the phase shift of the beat signal using a heterodyne signal processing system, and therefore the requirement of a high precision temperature control of the light source can be eliminated in this way. The comparison between the theoretical and experimental values of the strain resolution showed excellent agreement.     

绞合式光纤应变传感器

研究了一种可用于工程结构状态监测的本征型强度调制光纤应变传感器,由两根以上多模光纤相互绞合形成,分析了该传感器的应变传感原理,得到其既能测量拉应变,又有测定压应变的结论,传感器对应变的响应具有良好的线性和重复性、灵敏度高、无迟滞现象,对钢筋拉应变、混凝土压就矿业的实验结果与理论分析一致,表明该传感器是适合土木工程测量、结构状态监测等方面的较为理想的光纤传感器。     

VISAR测速中的信号丢失及丢失条纹数的确定

论述了ＶＩＳＡＲ测速中信号频率与被测速度增量的关系和光电倍增管、数字示波器所能响应的最高速度增量。分析了信号丢失的原因,给出了丢失条纹数的确定方法。最后对ＶＩＳＡＲ应用中如何正确选择条纹常数提出了建议。