单轴分布式光纤传感器管线泄漏探测方法及定位理论分析

利用Sagnac干涉原理的分布式光纤传感器是一种可用于长途油气管线侵入、泄漏探测和定位的新技术.为了克服屏蔽和隔离Sagnac光纤环中未用作传感的那一半光纤所带来的屏蔽困难、成本增加等问题，提出一种单轴分布式光纤传感器的方法.其原理是利用一条光纤代替光纤环，并在光纤尾端设置法拉第旋转镜，构成偏振无关Sagnac干涉仪探测和定位管线泄漏.文中详细分析和讨论了该方法的系统光路和探测定位原理.     

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。     

第五讲新型光纤水听器和矢量水听器

光纤水听器和矢量水听器作为当前水声研究领域最具有代表性的两大技术倍受业界关注。光纤水听器的重要贡献在于，从一个全新的角度出发，试图解决传统的水声传感和声纳数据传输一体化设计和实现的一系列问题，这有助于改善声纳系统的可靠性，并且有可能降低其制造、使用和维护的总成本。矢量水听器则由于其特有的指向性和矢量一相位处理方法，在低频和甚低频水声微弱目标探测方面具有潜在的优势．经过不懈的努力，光纤水听器和矢量水听器系统已经从实验室逐渐进入到工程应用阶段．这些对未来声纳系统的发展会产生相当重要的影响．文章尝试从声纳设计的角度对这两者的技术现状进行简要综述，包括它们各自的物理基础、工作原理、关键技术和应用领域．     

基于M-Z干涉仪原理的光纤超声检测

提出了一种基于M_Z(Mach_Zehnder)干涉仪原理的光纤超声检测技术和U形结构的光纤传感器。讨论了光纤传感器与超声波之间的相互作用关系。对传感器的灵敏度与传感光纤的有效长度、U形结构的个数之间的关系进行了理论分析,实验结果和理论分析结果是一致的。通过比较超声波在三种不同入射方式下探测器的输出电压可知,该结构的光纤传感器在声信号垂直入射时由探测器探测到的信号最强,即传感器有很强的方向性,适合于对声表面波的定向检测。     

高速双边缘光纤光栅波长解调技术

提出一种双边缘结构对光纤光栅传感进行波长解调的方案，利用被测光谱通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值确定被测光的波长.该系统在解调时不存在任何机械移动部分，比扫描式的解调方法测量速度更快，运行时更稳定、更精确.     

光纤白光干涉仪等臂长技术研究

介绍了几种光纤干涉仪等臂长技术,比较了各自的优缺点和适用范围,对光纤干涉仪的平衡有较大的参考价值。     

改善光纤倒像器的对比度传递特性

光纤倒像器是一种特殊类型的光纤板，可将传递图像直接倒转180°并应用于像增强器。由于光纤倒像器的特殊结构，造成光纤随着距扭转轴心的距离增加，数值孔径和光通量逐渐下降。相对于光纤板，光纤倒像器在透过率和对比度传递特性上均有一定程度的下降。通过改进玻璃系统，在一定程度上降低芯皮玻璃间离子扩散和相互渗透的程度，可提高光纤倒像器的实际数值孔径；通过调节EMA吸收量，既能满足像增强器对光纤倒像器荧光屏透过率的要求，又能保证最大程度地吸收光纤中逸出的杂散光，提高对比度。选择合理的芯皮比，不仅可弥补因扭转拉伸造成的皮层厚度减薄，还可进一步增加皮层厚度，抑制光从光纤中逸出。通过以上改进，可改善光纤倒像器的对比度传递特性。     

双涂层光纤应变传感器的理论与实验研究

对带有聚合物涂敷层和缓冲层的光纤应变传感器的力学特性进行了研究，建立了双涂层光纤与基体材料相互作用的线弹性理论模型.理论研究表明：在小半径近似条件下，双涂层光纤的力学传递特性决定于涂覆层和缓冲层的弹性模量的相对值；当缓冲层的弹性模量远大于涂覆层时，其作用可忽略.实验中，将光纤传感器埋入基体材料内部，利用白光干涉应变测量方法，对平均应变传递系数进行了实验研究.实验结果与理论仿真具有较好的一致性.     

基于3×3平行排列耦合器的全光光开关的特性分析

提出了一种新型的基于3×3平行排列耦合器的全光光开关。此种光开关具有两个独立的输出端口且具有极好的偏振稳定性,消光比可达20dB。介绍了其工作原理,详细分析了信号光强度、控制光强度、光纤长度及耦合器分光比偏差等因素对各端口消光比的影响。比较了不同种类和长度光纤环的开关性能,首次得到了耦合器分光比偏差对消光比的影响曲线。