Temperature measurements using fiber optic polarization interferometer

A novel measurement method of temperature based on the phenomena that the phase difference between principle polarization states in the optical retarder is function of temperature is described. The polarization state of optical beam is changed as it passes through the optical retarder, which depends on the temperature. The temperature of optical retarder is determined by comparison of the power difference between principal polarization states. We demonstrate successfully the temperature measurement by using a polarization maintaining fiber as the optical retarder. With a 100 mm length of the fiber optic retarder, the change rate of phase difference on temperature was 0.236 rad/°C and the measurement error was ±0.038°C over the temperature range of −2.6 – +3.4°C. With a 11.5 mm length of the fiber optic retarder, the change rate of phase difference on temperature was 0.021 rad/°C and the measurement error was ±0.79°C over the temperature range of −8.5 – +86.5°C.     

基于悬臂梁调谐技术的光纤光栅无源振动监测

采用匹配光纤光栅设计了一种结构简单的振动信号无源监测装置.该装置利用悬臂梁调谐技术能够将微小振动信号转化为光电探测器可探测的光强信号,利用示波器实现实时监测.实验中对振幅为3mm的简谐振动信号进行了监测,测量结果与振动频率一致,可测量7～20Hz的振动,信噪比不低于14.9dB.监测频率受限是因为悬臂梁的性质,如采用金属材料或者采用齿轮组对转子进行减速,该装置可探测更高的频率.     

基于单光纤对模型的光纤束调制函数的建模与仿真

基于单光纤对光强调制特性的函数表达式,建立了双束型光纤束的调制函数,并引入一个虚拟轴间距参量,建立了随机型光纤束的光强调制函数.同时又在视内圈光纤束为单根粗光纤的情况下,建立了同轴I型和同轴型光纤束的光调制函数.在随机型和同轴型光纤束模型的基础上建立了双圈型(DC)和同轴随机型(C-R)光纤束的光调制系数.最后对上述光纤束的调制特性函数进行了计算机仿真实验.     

光纤陀螺随机误差的滤波方案的探讨

范跃祖，宁文如，刘剑．光纤陀螺随机误差的滤波方案的探讨．数理统计与管理，１９９７，１６（４），２９～３２．光纤陀螺是新一代的光学陀螺仪，它的性能决定着惯性参照系统的精度。光纤陀螺的误差分为两大类。一类是有规律的，另一类是随机的。本文提出了两种新的用于光纤陀螺随机误差补偿的Ｋａｌｍａｎ滤波方案，考虑了两种随机模型：（Ⅰ）角速度变化为等随机的；（Ⅱ）角速度变化为等随机加速的。仿真结果表明，第二种方案对噪声起到了很好的抑制作用和滤波效果     

高功率双包层光纤激光器受激拉曼散射和热效应的理论研究

 受激拉曼散射和热效应会限制光纤激光器功率的提高。利用高功率光纤激光器的速率方程和热传导方程，理论研究了双端泵浦和分布泵浦下双包层光纤激光器的受激拉曼散射和热效应，得到了光纤中的泵浦光、激光和斯托克斯光的功率分布，光纤激光器的输出特性以及光纤中的温度分布。分析表明，当泵浦功率增大到一定值时，光纤激光器中出现SRS，一部分激光功率会转移给斯托克斯光，影响激光功率进一步提高;与双端泵浦方式相比，分布泵浦下光纤激光器的斜率效率和最大输出功率相差不大，但是，光纤中的温度分布被有效地降低，因此，分布泵浦方式更为有效。     

基于变截面梁的光纤光栅线性无啁啾调谐

从理论上分析了利用变截面（等强度）弹性梁实现光纤光栅波长线性、无啁啾调谐的基本原理，给出了实现无啁啾波长调谐的弹性梁截面满足条件及其设计方案，并讨论了矩形等截面和变截面悬臂梁调谐方案的特点.理论分析与实验结果均表明，通过对变截面梁侧向施加载荷，可以实现光纤光栅中心波长的线性无啁啾调谐，且系统结构简单、易于设计.     

新型高准确度光纤光栅压力传感系统

提出一种使用光纤双布喇格光栅测定压力的测量方法.在外界压力作用下，传感光纤布喇格光栅反射波长的漂移,被转变成在交变力策动下,发生弯曲的等强度悬臂梁调制扫描光栅反射光脉冲间隔的变化.实验结果表明，光纤布喇格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3 nm，波长测量的不确定度为1 pm；压力传感器的量程为0～6 MPa时，压力的测量不确定度为0.005 Mpa.     

D形光纤Bragg光栅弯曲灵敏度的理论和实验研究

用材料力学理论分析了D形光纤Bragg光栅（D-shaped fiber Bragg grating,D-FBG）以及常规光纤Bragg光栅由弯曲引起的轴向应变,得到了光栅Bragg波长漂移的弯曲敏感特性.实验结果和理论计算结果基本相符.与常规FBG相比,该D-FBG的弯曲灵敏度要高近80倍.因此D-FBG可以直接应用于弯曲形变的测量,以及间接应用于压力、加速度等物理量的测量.理论分析和实验结果对采用该类型光纤光栅的器件和传感系统的设计具有参考意义.     

光锥与TDI-CCD耦合监控中测试目标的一种实现方法

为了给光锥与时间延迟积分电荷耦合器件耦合监控装置提供有效的被测运动条纹，分析了传统推扫成像实验装置的不足之处，设计了电子显示目标滚屏运动装置.采用光学相机对印刷条纹静止成像，并用TDI-CCD数字相机对监视器屏幕上的运动条纹动态成像.实验结果表明，该方案解决了高分辨率的鉴别率图样无法在监视器或投影仪上精确显示的困难.与传统的实验室模拟装置相比，该方案提高了鉴别率条纹的运动稳定性，减小了条纹运动速率与TDI-CCD扫描行频间的失配误差，不仅能够对耦合过程实施监控，而且还能用于耦合系统的像质评价.     

新型三段高性能的长波段掺铒光纤超荧光光源的研究

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构.数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响.结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源.