基于传统分立光学元件的旋光纤测量

采用庞加莱几何表象,从理论上分析了光纤中的线双折射和圆双折射分别对入射光偏振态的调制规律,同时研究了这两种双折射同时存在的低双折射旋光纤的双折射特性.根据理论分析的调制规律,提出了一种基于传统分立光学元件测量旋光纤双折射参量的截断法,可以仅通过消光比的测量和计算获得旋光纤的线双折射和圆双折射参量,进而可以通过线双折射参量近似计算差分群时延,且采用该方法的理论计算值与传统方法的测量值吻合.     

光纤偏振模色散的测量

光纤中的偏振模色散是限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素，本文报道光纤偏振模色散的测量，对国内外多种光纤进行了测量比较，较长的单模非偏振保持光纤的多次测量值科克斯韦概率分布，同时发现国产的光纤质量有待改进，最后分析了一些实验中观察以的现象并作了解释和讨论。     

双折射光纤中偏振模色散的抑制

利用双折射光纤中孤子自捕获现象可以抑制偏振模色散,但这种抑制技术对传输参量有严格的限制.本文提出在双折射光纤中周期性地改变快慢轴的方法来抑制偏振模色散. 研究发现,这种方法在一定程度上能有效地抑制偏振模色散,并且光纤间偏振轴的夹角偏差有利于对偏振模色散的进一步抑制.     

强双折射光纤中色散效应对偏振模传输的影响

本文研究了在强双折射光纤中色散效应对偏振模传输的影响.发现当二阶色散系数较大时,偏振模能稳定传输,但所需入纤功率较高;当降低二阶色散影响以降低对光源要求时,三阶色散对偏振模长距离传输起破坏作用,三阶色散参量越大,对偏振模的破坏也越大.     

单模光纤折射率分布对偏振模色散的影响

利用将任意非圆柱等效为椭圆的方法分析和计算了单模光纤中包层和芯层折射率分布不同心导致的偏振模色散，得到了两个偏振模式的传输常数差△β和偏振模色散△τ与偏心比、入射光的波长、芯层半径、相对折射率差的关系曲线，为实践中昼减小单模光纤的偏振模色散提供理论上的指导。与椭圆度引起的偏振模色散相比，不同心引起的偏振模色散具有相同的数量级。     

高双折射光子晶体光纤偏振模色散测量

对一种高双折射光子晶体光纤的偏振模色散进行了测量.实验用26 m长光子晶体光纤使皮秒光脉冲的两个正交偏振模产生了108 ps时延.运用脉冲时延法和固定分析仪法对这种高双折射光子晶体光纤的偏振模色散进行了实验测量，测量得到其偏振模色散参量可达4154 ps/km，对应的模式双折射度为1.25×10－3.这种新型的高双折射光纤可用于补偿光纤通信系统中的偏振模色散.     

光纤光栅双折射效应的实验研究

本文对均匀光纤光栅和线性啁啾光纤光栅的双折射效应分别进行了实验研究. 利用压电陶瓷的压电效应实施对均匀光纤光栅和线性啁啾光纤光栅的侧向挤压, 使之产生双折射, 通过改变施加在压电陶瓷上的电压值, 可以实现对光纤光栅双折射大小的控制. 侧向挤压线性啁啾光纤光栅可以补偿光纤通信系统中的偏振模色散.     

光纤光栅偏振模色散的测量及补偿研究

介绍了光纤光栅的偏振模色散测量，并利用一段偏光纤对光纤光栅的偏振模色散进行补偿，效果良好。在40Gb/s、60km光纤光栅色散补偿系统中，加入保偏光纤对光纤光栅的偏振模色散进行补偿前后的测试结果表明，误码率为10^-10时，系统的功率代价由1.21dB改善为0.46dB。     

双折射光纤中偏振复用技术的三阶色散抑制和补偿

针对三阶色散对零色散波长附近光脉冲偏振复用技术的破坏作用，提出了使用色散平坦光纤来抑制三阶色散的影响。然而用色散平坦光纤只能在脉冲短距离传输时有效，故提出用正负三阶色散交替的光纤补偿三阶色散对光脉冲偏振复用技术的影响。研究发现该补偿方案能有效地抵消线路的总三阶色散，实现了偏振脉冲长距离稳定传输。     

基于偏振衍射色散共焦的光学元件轴向间距测量

光学元件轴向间距测量对精密光学系统的定位和装调具有重要意义.针对现有色散共焦测量系统中色散物镜结构复杂、色散范围小的问题,提出基于偏振衍射色散共焦的光学元件轴向间距测量方法,将传统折射共焦镜头几百毫米的轴向尺寸和复杂的装调需求简化为数毫米的单片镜,简化了系统结构.透镜间距和厚度测量实验表明,间距测量误差为10μm.     

扭转保偏光纤的三维折射率测量

基于数字全息显微层析技术,采用横向干涉系统,旋转被测的扭转保偏光纤,获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录,通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布,并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布,揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示,扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转,但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置,并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.     

基于相干光时域反射计的光纤温度传感测量

研究了基于相干光时域反射计的光纤传感技术,分析了基于相干光时域反射计的分布式温度传感机理.根据传感系统的组成和原理,建立了仿真模型,利用MATLAB对传感系统的性能进行了仿真与分析,结果表明基于相干光时域反射计的传感系统可以达到温度测量分辨率为0.01℃,空间分辨率为1m的性能指标.     

基于相干光时域反射计的光纤温度传感测量

  研究了基于相干光时域反射计的光纤传感技术,分析了基于相干光时域反射计的分布式温度传感机理.根据传感系统的组成和原理,建立了仿真模型,利用MATLAB对传感系统的性能进行了仿真与分析,结果表明基于相干光时域反射计的传感系统可以达到温度测量分辨率为0.01 ℃,空间分辨率为1 m的性能指标.     

可双参量同时测量的光纤磁场传感器

设计并制作了一种马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)与光纤布喇格光栅级联的光纤磁场传感器,其中MZI由相当于分光器的锥结构和相当于耦合器的花生锥结构级联组成,封装在填充了磁流体的毛细管中.由于磁流体的有效折射率会随着外界磁场强度的改变而变化,故可通过观察干涉谱的特征波长的变化来测量外界磁场强度,而光纤布喇格光栅透射峰对磁场强度不敏感.当磁场强度由0mT变化到20mT时,马赫-曾德尔干涉峰的灵敏度为0.11nm/mT.温度特性实验测得马赫-曾德尔干涉峰和光纤布喇格光栅透射峰的温度灵敏度分别为0.401 5nm/℃和0.011 4nm/℃.因此,可利用敏感矩阵实现双参量同时测量.     

同时测量温度和曲率的光纤传感器

提出了一种基于光纤布拉格光栅和马赫-曾德干涉仪相结合的同时测量曲率和温度的光纤传感器.该光纤传感器在马赫-曾德干涉仪中熔接一段布拉格光纤光栅,其中马赫-曾德干涉仪由两个花生形结构单模光纤熔接而成.实验结果表明,马赫-曾德干涉仪的透射谱中干涉峰和光纤布拉格光栅透射谱中谐振峰对曲率和温度有不同的响应灵敏度,因此可以利用矩阵实现对曲率和温度的同时测量.实验中测得马赫-曾德干涉仪曲率灵敏度为-27.58nm/m-1,光纤布拉格光栅在一定的测量范围内对曲率的变化不敏感,马赫-曾德干涉仪和光纤布拉格光栅的温度灵敏度分别为0.038 69nm/℃和0.012 17nm/℃.该系统采用全光纤结构,光纤布拉格光栅嵌入到马赫-曾德干涉仪中,因而结构紧凑和简单,且易于实现.     

基于数字全息图的光纤折射率测量研究

利用数字全息显微层析技术构建了光纤折射率测量的测试系统, 包括光路系统与软件系统. 以物光波的相位分布曲线为依据由CCD记录最优的数字全息图; 在优化频谱图的基础之上对全息图做频域滤波, 准确选取物光波所对应的频谱范围; 使用基于角谱理论的再现算法提取出物光波的相位分布信息, 并通过模拟全息图验证相位提取的准确性; 由单幅全息图提取的相位分布信息, 结合光纤的多层模型, 还原出光纤断层面沿直径方向的折射率分布. 以单模、多模光纤为实验样品进行了测量, 测量结果与S14折射率测量仪的测量结果吻合, 精度可达10^-4. 实验对比结果表明本文方法可简单、快速、准确地测量光纤内部的折射率. 本文还对特种光纤的折射率进行了测量研究.     

泵浦蓝宝石光纤荧光温度传感器

采用激光加热基座法制备端部Cr3＋离子掺杂的蓝宝石单晶光纤,得到一体型蓝宝石单晶光纤荧光温度传感头.对所制备的荧光温度传感头的荧光温度特性进行了实验研究.结果表明,随着温度升高Cr3＋∶Al2O3单晶光纤荧光寿命单调下降,从温度为0 ℃的4.0 ms下降到450 ℃的0.2 ms.利用所制备的荧光温度传感头,用波长405 nm紫色LED作为泵浦光源,采用相关检测技术在线实时测量荧光寿命,研制成测温范围0 ℃～450 ℃一体型蓝宝石光纤荧光温度传感器.     

LED泵浦蓝宝石光纤荧光温度传感器

采用激光加热基座法制备端部Cr3+离子掺杂的蓝宝石单晶光纤,得到一体型蓝宝石单晶光纤荧光温度传感头.对所制备的荧光温度传感头的荧光温度特性进行了实验研究.结果表明,随着温度升高Cr3+∶Al2O3单晶光纤荧光寿命单调下降,从温度为0 ℃的4.0 ms下降到450 ℃的0.2 ms.利用所制备的荧光温度传感头,用波长405 nm紫色LED作为泵浦光源,采用相关检测技术在线实时测量荧光寿命,研制成测温范围0 ℃～450 ℃一体型蓝宝石光纤荧光温度传感器.     

基于光纤马赫-曾德尔干涉仪的强度测量研究

根据光外差检测原理，分析得到干涉测量适用于信号光强小于参考光强的探测，直接测量适用于信号光强大于参考光强的探测的结论。利用自制的全光纤马赫-曾德尔干涉仪系统，对位移信号进行了测量。实验结果表明：当位移信号较小时，干涉测量的灵敏度分别为62．068μW／mm和9．90mV／mm，而非干涉测量的灵敏度分别为4．30μW／mm和0．35mV／mm；当位移信号较大时，干涉测量的灵敏度分别为2．643mV／mm和0．055mV／mm，非干涉测量的灵敏度分别为12．326mV／mm和4．194mV／mm，测量结果与分析得到的结论一致。对于光纤干涉仪强度调制检测的应用具有参考价值。