F-P标准具温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响

F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为1.5 GHz和3 GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528 pm和0.676 pm,重复性误差最大值分别为1.77 pm和2.01 pm。     

一种高准确度光纤光栅波长解调系统

为了消除F-P滤波器的温度特性对光纤光栅波长解调系统准确度的影响,提出了一种采用F-P标准具作为波长参考计算波长的方法,设计了一种高准确度波长解调系统,并采用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI实现了光谱数据的滤波、寻峰及波长计算算法.测试结果表明,该系统的重复性误差小于1.56 pm,稳定性误差小于1.13 pm.     

一种高准确度光纤光栅波长解调系统

为了消除F-P滤波器的温度特性对光纤光栅波长解调系统准确度的影响,提出了一种采用F-P标准具作为波长参考计算波长的方法,设计了一种高准确度波长解调系统,并采用虚拟仪器开发平台LabWindows CVI实现了光谱数据的滤波、寻峰及波长计算算法.测试结果表明,该系统的重复性误差小于1.56 pm.稳定性误差小于1.13pm.     

星载激光雷达F-P标准具高效温控算法的设计与实现

法布里-珀罗(F-P)标准具的研制是星载米散射激光雷达的关键技术节点之一。在分析温度对F-P标准具影响的前提下,结合常规PID温控算法和模糊算法原理,提出一种模糊算法与加入抗饱和参数的增量式PID算法相结合的高效温控算法,实现F-P标准具温度控制,将最终设定温度控制在±0.06 K范围内。该算法不仅实现简单,而且控制精度高,稳定性好,为星载米散射激光雷达窄带光学接收关键技术突破提供了保障。     

基于复合波长参考的温度稳定光纤光栅传感解调研究

为实现温度稳定的光纤光栅传感解调,提出了综合使用法布里-珀罗(F-P)标准具和乙炔气室进行实时复合波长参考的校正方法。分析了F-P标准具透射光谱和乙炔气室吸收光谱的温度漂移特性。建立实验系统,测试了F-P标准具透射光谱的温度漂移特性,实验显示F-P标准具谱线平均温度灵敏度为1.16 pm/℃,谱线温度重复性误差可达13.0 pm。进行了基于F-P标准具单独参考和基于复合波长参考的解调温度稳定性实验,实验结果表明0℃~55℃的高低温循环,基于F-P标准具单独参考的解调值变化范围为±32.7 pm,标准差为20.7 pm,基于复合波长参考的解调值变化范围为±1.2 pm,标准差为0.39 pm,解调值变化范围温度稳定性提高了27倍。     

光纤光栅F-P标准具选模单频环形腔光纤激光器

 讨论了光纤光栅法布里-珀罗(F-P)标准具选模光纤激光器的单频运转原理，并研制了全光纤结构单频掺Er³⁺光纤环形激光器。实验中采用两个976 nm激光二极管双向泵浦作为泵浦源，高掺杂浓度掺Er³⁺光纤作为增益介质，以行波腔消除空间烧孔效应，利用光纤光栅F-P标准具窄带选模特性，当泵浦光功率为36 mW时，得到了稳定的单频激光输出。实验中使用了长5和3 m的掺杂光纤，在泵浦光功率为145 mW时输出功率分别为19和42 mW，光-光转换效率分别为13%和29%，斜率效率分别达到了16%和33%。输出谱线3 dB带宽0.01 nm，无跳模现象。     

塞曼效应实验中F．P标准具的快速调试

F-P标准具是塞曼效应实验仪器的核心元件,正确保养和调试非常重要。分析了F-P标准具的结构和成像原理,介绍了F-P标准具的快速调度方法。从而提高了仪器的使用寿命和师生动手操作等能力。     

光纤光栅径向受力检测技术

对光纤布喇格光栅径向受力特性进行了理论与实验研究,给出了光纤布喇格光栅的径向受力灵敏度,并利用可调F-P标准具设计了一套解调光纤布喇格光栅反射峰劈裂值的实验系统.此系统消除了外界环境对F-P标准具初始腔长的干扰所引起的误差,系统的准确度达到了0.02 nm.     

基于F-P标准具的固体激光可调线宽控制技术

钠导星激光研制需激光线宽在一定范围内可调节。开展了F-P标准具压窄线宽数值模拟,设计一台高光束质量基横模线偏振激光输出全固态1064 nm激光器作为实验装置,结合激光器输出光谱特性进行计算。根据计算结果采用不同规格的单标准具、组合双标准具实现了激光线宽在0.75 ~2.83 GHz范围内的离散调节控制。在标准具未控温情况下,不同线宽时激光中心波长保持1064.58 nm,30 min内波长漂移量小于3 pm。     

一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具设计

为了由非机械扫描式F-P标准具的透过率得到来袭激光的入射角,设计了一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具。把薄膜光学原理应用于F-P标准具的设计之中,考虑了斜入射条件下,特别是大入射角下,增透膜和干涉腔反射层特性参数变化对其透过率的影响,针对1.06μm激光,经过仿真设计,确定了F-P标准具主要参数。反射板选用K9玻璃,反射层采用单层ZnS膜时,腔长(475±5)nm,膜厚(65±5)nm,膜层垂直反射率20.7%～24.0%,对应标准具的透过率与入射角之间线性关系为T=-52.23θ+87.92,透过率非线性误差±5%;采用Ag膜时,腔长(460±10)nm,膜厚(3.80±0.15)nm,膜层垂直反射率22.4%～24.8%,T=-52.28θ+82.05,透过率非线性误差±4%。但具体的实现形式和制作工艺有待进一步研究。     

Volume hologram – Coupled Fabry-Perot etalon

The volume hologram is considered as a series of coupled Fabry-Perot etalon. The interference of multi beam makes the band width of volume hologram very narrow. The positive feedback of Fabry-Perot provides high diffraction efficiency of volume hologram. The computer simulations for volume hologram based on the new model shows a good consistency with the coupled wave theory and the experimental results.     

塞曼效应实验中应注意的几个问题

本付论了塞曼效应实验中容易忽视的几个问题。并提出了解决问题的办法。     

正反馈选模和调Q技术

把一个由GaAs光电导开关和激光腔中的普克尔盒组成的正反馈回路,用于YAG激光器中,选单纵模和调Q,获得了稳定可靠的单纵模调Q脉冲.     

一种基于IIR光交错滤波器的设计方法

基于数字信号处理中的IIR理论,提出了一种基于MGTI型interleaver的新颖设计方法,可以简便地得到所求的各组结构参量.通过z变换简化透射方向和反射方向光波电矢量的表达式,分析了零极点位置对整个滤波器的影响,利用IIR中椭圆滤波器的设计方法得到Gires Tournois腔的腔长、臂长差和Gires Tournois腔各镜面的反射率.并给出了利用两个双镜Gires Tournois腔替代两面全反镜所得到的三组不同参量,比较了采用不同Gires Tournois腔所得到的相应的1、3、5、7、9阶interleaver的模拟仿真结果.     

腔内倾斜标准具法压缩KrF激光线宽的研究

我们对采用腔内倾斜标准具法压缩激光线宽进行了研究，较详细地讨论了影响线宽压缩效果的各种因素。并在一台长脉冲放电泵浦ＫｒＦ准分子激光器上，采用三个标准具作为线宽压缩元件，获得了线宽小于３ＧＨｚ，发散角近似衍射极限的高质ＫｒＦ激光输出。实验中研究了不同光阑孔径及输出耦合率对输出线宽和输出能量的影响。     

法布里—珀罗标准具滤波器对超短光脉冲的时间响应

系统地研究了法布里－珀罗标准具滤波器对超短光脉冲的时间响应，由于光在标准具内多次反射所引起的干涉效应，发现输出的光脉冲包含了一连串的次脉冲，这些次脉冲的时间间隔等于光单次通过标准具的时间，在一定条件下，这些次脉冲简并在一起产生一展宽的输出光脉冲，并且输出和输入光脉冲峰值的时间间隔并不等于光单次通过标准具的时间，并得出了在考虑色散和啁啾情况下输出次脉冲的表达式。     

Dispersion compensation using mismatched multicavity etalon all-pass filter

In this paper, we propose a novel mismatched multicavity etalon (MME) all-pass filter for fixed-value dispersion compensation and dispersion slope compensation. It is a multicavity Gires-Tournois (GT) etalon filter with unequal cavity lengths between adjacent cavities. A theoretical study is presented. Analytical expressions for the group delay and chromatic dispersion are derived to allow device designs to be made. The simulation results show that nearly linear group delay or quasi-flat chromatic dispersion response can be obtained by suitably choosing the reflectances of the reflectors and the cavity mismatch length. The chromatic dispersions and the bandwidth of the quasi-flat-dispersion band can be tailored by changing the reflectances of the reflectors and the mismatched cavity length. The dispersion slope compensation can be obtained by slightly modulating the reflectances of the reflectors. Increasing the number of cavities can enhance the performance and the design flexibility of the dispersion compensator.     

腔内倾斜标准具法压缩KrF激光线宽

在一台长脉冲放电泵浦ＫｒＦ准分子激光器上，对采用腔内倾斜标准具法压缩线宽进行了研究。采用平行平面腔结构，在谐振腔中加入小孔光阑以控制横模振荡，并加入０．１ｍｍ空气隙、０．５ｍｍ固体和３ｍｍ固体三个标准具体作为线宽压缩元件，实验中研究了不同光阑孔径及输出耦合率对输出线宽和输出能量的影响。实验获得的线宽小于３ＧＨｚ，相当于线宽压缩一千倍。     

瑞利多普勒测风激光雷达的频率标定方法

频率标定是瑞利测风激光雷达的关键技术。瑞利测风激光雷达中,通过改变压电陶瓷管的电压实现连续调谐F-P标准具腔长,使出射激光频率处于双边缘透过率曲线的交点处。在连续调谐时,由于压电陶瓷管的磁滞效应引起腔长调谐非线性,从而导致系统误差。分析了该误差的原因及特性,提出了静态软件补偿和动态调频跟踪相结合的频率标定方法。若激光出射频率相对F-P标准具漂移小于100 MHz时,在数据反演时补偿该频率偏差;若相对频率漂移大于100 MHz时,将F-P标准具先退回预设腔长以下,通过逐步增加电压的方式,重新实现频率锁定,保证锁定过程处在磁滞回线的电压上升段,避免了磁滞效应引起的误差。多普勒激光雷达与无线电探空仪的两组对比实验中,在15~30km高度,风速最大偏差6.22m/s,平均偏差1.12m/s。     

Rayleigh散射Doppler激光雷达风场反演方法改进

在Rayleigh散射Doppler激光雷达的风场反演过程中,除了温度、压强等因素之外,风速反演结果的 准确性还受到Mie散射信号的影响．当Mie散射信号较强时,尤其是遇到高层云或火山灰等情况,如果仍不考虑 气溶胶信号,由于温度不确定度和气溶胶信号的综合影响,风速反演结果将与真值偏差很大．本文提出了利用 激光雷达在垂直方向的测量信号同时反演后向散射比和大气温度的非线性迭代算法,并优化给出了最佳的 初始发射激光工作点．仿真试验结果表明:该方法可以准确有效地反演后向散射比;将该方法结合非线性迭代 风速反演方法,可以有效消除气溶胶后向散射信号的影响,进一步提高大气风速和温度的反演精度．