激光陶瓷晶体最佳掺杂浓度的理论研究

由于微观结构的差异,使激光单晶的理论计算方法并不适用于激光陶瓷晶体,本文通过分析激光陶瓷晶体的荧光衰减曲线和晶界特性,获得了连续抽运和脉冲抽运条件下激光陶瓷上能级布居数与掺杂浓度的关系表达式:并以Nd~(3+):YAG激光陶瓷为例,研究其最佳掺杂浓度,就其激光性能与Nd~(3+):YAG激光单晶进行了比较研究,结果表明:Nd~(3+):YAG激光陶瓷不但最佳掺杂浓度大,而且在掺杂浓度相同时,其上能级布居数较高,并且Nd~(3+):YAG激光陶瓷在很大掺杂浓度范围内的上能级布居数都大于激光单晶在最佳掺杂浓度时的上能级布居数。     

磁光光纤光栅滤波器的全光时钟提取性能研究

研究了磁光耦合强度对磁光光纤布喇格光栅中模式转换光反射光谱特性的影响.根据磁光耦合模理论并结合光纤布喇格光栅的传播特性,数值分析了磁光光纤布喇格光栅的磁控特性,得到了3 dB带宽可调的滤波器.采用级联磁光光纤布喇格光栅构造磁控梳状滤波器,实现了40 Gbps归零数据信号的全光时钟提取仿真,分析了时钟信号的抖动性能与磁光耦合参量的关系.     

基于阵列波导光纤温度特性的分布式光纤布喇格光栅解调法

设计了一种使用阵列波导光栅对分布式光纤布喇格光栅中心波长较大范围变化的解调方法.根据阵列波导光栅各通道的中心波长可随温度变化而改变的特性,通过控制软件循环地在几分钟内使加在阵列波导光栅的芯片温度从30℃线性增加到90℃,同时用微机高速采集各通道的数据并分别找出各通道数据的最大值时刻所对应的阵列波导光栅芯片温度,从而根据其波长-温度关系在微机上报告此时各光纤布喇格光栅的中心波长.实验结果表明,系统有效地解决了分布式解调的问题, 微机以小于10 min的周期报告出每通道0.6 nm范围变化的光纤布喇格光栅中心波长(共40个通道),测量相对误差小于2%.     

基于严格耦合波理论的周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质分析

采用严格耦合波理论,数值计算了不同参量下周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质.研究表明:周期性极化铌酸锂晶体的周期性畴反转结构在电场的作用下相当于折射率衍射光栅,衍射性质和晶体的几何结构、周期、施加电场和入射角密切相关.以布喇格角度入射并满足布喇格衍射条件时,0级衍射光能量随施加电场的增大周期性地转化到-1级的衍射光中,最大转化效率达100%,增大周期性极化铌酸锂晶体的长度可以有效地降低转换电压值;以布喇格角度入射但光传输不满足布喇格衍射条件时,0级衍射光和-1级衍射光不能进行100%的能量转换,同时调制的周期性受到破坏.以布喇格角的倍数角入射时,0级光能量可以转化到相应的其他较高衍射级次,其中奇倍数衍射级的最大转换效率可达100%.研究结果为基于PPLN的集成电光器件设计提供有价值的参考.     

一种基于光纤布喇格光栅振动传感器的光纤围栏入侵监测系统及其模式识别

基于高灵敏度光纤布喇格光栅振动传感器,提出了一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法.该方法通过具有自适应动态阈值的时域统计特征提取算法对异常事件信号进行特征提取,将特征矢量输入到一个基于三层BP神经网络而设计的分类器中对目标事件进行识别和分类.通过仿真目标信号和实际采样数据进行测试,对系统的报警识别率进行了验证,结果表明:对于仿真信号,系统的平均正确识别率达到了100%;对于实际采样数据,系统的平均正确识别率可以达到96.83%.     

基于光纤光栅的物体表面附近温度场测量

提出一种利用光纤布喇格光栅温度传感器测量物体表面法向局域内温度场分布的新方法.将多个毛细管封装的波分复用光纤光栅温度传感器串接,沿待测位置法线方向平行于表面等间距放置,对法向局域内的温度进行准分布式监测,封装后的传感器响应时间为2.74s.利用ANSYS软件对空气的热稳态层流进行分析,获得温度场分布的等值线图.实验得到温度随高度变化的一阶变化率为-24.262,二阶变化率为10.117 2,而ANSYS仿真结果给出的分别为-22.842和8.613,两者基本相符,验证了此测量方法的可靠性.该技术为了解温度场的局域分布提供了技术支撑,为航空器选材和构型的确定提供新的测试方案.     

掺杂修饰与未修饰Fe_3O_4纳米粒子的光致聚合物全息性能

制备了未修饰以及用柠檬酸钠修饰的两种磁性Fe3O4纳米粒子,并研究了将其掺入到有机光致聚合物中的全息性能,阐述了形成光栅的双扩散原理及抗皱原因.研究表明:掺入这两种纳米粒子后,材料的全息性能均有所提高,但掺入修饰后纳米粒子的全息性能更为突出,衍射效率可达90%,空间折射率调制度达2.14×10-3,缩皱率降低至0.8%,说明经柠檬酸钠修饰后的Fe3O4纳米粒子更有利于提高光致聚合物的全息性能.     

一种新型光纤光栅围栏防火防入侵同步预警系统

利用布喇格光纤光栅传感器对应变和温度同时敏感的特性,根据应变和温度导致光栅中心波长变化趋势及规律的不同,在光纤光栅围栏入侵监测系统中,从信号时域、频域提取的多方位特征对周界入侵和火灾发生等威胁安全事件进行智能识别和报警.在光纤光栅围栏防入侵功能基础上,无需做任何硬件封装的改变,也无需另外增加温度敏感光缆和集成其他温度监...     

光纤布喇格光栅沉降传感器

根据光纤布喇格光栅的光学传感原理,提出了一种基于悬臂梁及金属弹性膜片的光纤布喇格光栅沉降传感器结构,对其传感特性进行了实验研究.实验通过产生水的液位差来模拟地基沉降,分析结果显示,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位差呈现良好的线性关系,线性度高于0.999,灵敏度可达一2.11 pm/mm.通过改变悬臂梁厚度和有效长...     

光纤布喇格光栅器件应力疲劳评价理论研究

光纤布喇格光栅器件应力疲劳特性严重影响着光纤光栅应变传感器的长期可靠性,为了评估光纤光栅器件的应力疲劳特性,分析了光纤光栅应变传感器的封装结构对疲劳评价的影响,并以表面直接粘接的简化模型评估了光纤光栅器件的应力疲劳特性.从简化模型的基本力学与光学特性出发,提出以光谱特性的边模抑制比和带宽作为评价光纤光栅器件疲劳的指标体系,以传感特性的灵敏度、线性度和应变传递效率作为评价粘接层疲劳的指标体系.设计了基于等强度梁的光纤光栅器件加速疲劳实验,疲劳的应力幅度为500微应变,频率为18赫兹;1000万次疲劳实验后,三支光纤光栅的带宽平均增加2.07%,平均应变传递效率和平均灵敏度分别下降4.5%和3.9%,实验结果说明提出的指标体系能有效地区分粘接层和光纤光栅的疲劳,从而验证了该评价理论的可行性.