基于光纤干涉法的液体表面张力系数测量及温度影响研究

为了提高液体表面张力系数的测量精度,并充分 发挥光纤干涉法的高精度、 非接触等优点,提出了一种利用干涉原理的空心光纤(HOF)液体表面张力系数测量 方法。即利用HOF一端与单模光纤(SMF)相连,另一端与待测液面接触形成Fabry-Perot(F- P)腔 实现液体表面张力系数的测量。毛细效应使得被测液体进入HOF内,不同 的表面张力导致HOF形成的F-P腔腔长发生变化,通过检测F-P腔两个相邻干 涉峰的间距就可以间接得出液体的表面张力系数大小。实验中,分别测定了相同 温度下5种不同液体的表面张力系数和不同温度下蒸馏水的表面张力系数,对测 量的结果进行最小二乘法线性拟合。实验中,温度的改变采用水浴加热法,不同温 度下蒸馏水表面张力系数的测量结果与理论值的最大误差为0.26%。 本文方法结构 简单,容易操作,有较高的灵敏度,可为实际液体表面张力系数测量提供参考。     

采用F-P干涉腔的高分辨率半导体激光线宽测量

本文报道一个分辨率可达20MH_g的F-P扫描干涉法线宽测试实验系统.该系统调试简便、重复性好,可以用于LD高速调制和线宽压缩中的谱线分析.文中还详细讨论了测量定标方法.     

基于光反馈激光自混合干涉的绝对距离测量

采用光干涉技术测量绝对距离的方法有很多,但大都因为需要许多光学器件而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统.基于光反馈自混合干涉效应的测量技术因其结构简单、成本低和精度高,近年来受到测量领域的广泛重视.文章对激光自混合干涉理论及其频率调制理论进行了分析,建立了绝对距离测量模型,并进行了计算机仿真,结果表明,利用频率调制理论可对目标的绝对距离进行测量.     

基于飞秒激光制备的光纤Fabry-Perot折射率传感器

在对光纤Fabry-Perot(F-P)传感器多光束干 涉原理仿真分析的基础上,利用波长为800nm的飞秒 激光脉冲在普通单模光纤(SMF)上制备微型传感器,并对其折射率响应性能进行了实验测试 。理论分析表明,在低、高折射率区域,F-P传感器的反射谱对比度随着折射率的增加分别 呈现先降低后增加的趋势(折射率高低分界点1．457)。飞秒激光 的制备方法通过计算机控制腔长等可以进行参数可选择的微型光纤F-P传感器的制作。利用 制备的传感器对一系列不同折 射率的溶液进行了折射率响应测试实验,测试结果表明,传感器反射谱对比度对低折射率物 质(折射率小于 1.457)的灵敏度为27.65dB/RI,对高折射 率 物质(折射率大于1.457)的灵敏度为3.50dB /RI,且均具有良好的线性响应。     

激光光栅干涉技术的微位移测量研究

为提升精密测量的精度与量程,提出了激光光栅干涉技术的微位移测量方法.通过集成双光栅微位移测量方法以2 组近似正交相位差的光栅交替选择并累积高灵敏度测量区域,扩大测量量程,且在测量过程中避免激光光束存在抖动问题,通过频率调解法实行外差干涉信号处理,转变待测物理量的信息为调相或调频信号,实现测量的高分辨率.检测结果表明,该...     

基于电可调式F-P干涉具的脉冲激光静态干涉

传统激光光谱探测通常采用动态Michelson干涉具来实现,但此类干涉具结构复杂,且需要反复移动内部器件的位置才能实现稳定的干涉.此外,某些激光脉冲的时间宽度较窄,因此,此类动态干涉具无法实现持续时间较短的脉冲激光光谱探测.该文从基于电可调式法布里-珀罗(F-P)干涉具用于脉冲激光光谱探测人手,讨论了交流控制式F-P干涉具的相关参数,并进行了光学测量实验.该文为静态脉冲激光光谱探测技术的实现提供了可靠的理论依据.     

光波干涉测量结深

在半导体芯片制造过程中,结深是重要的工艺参数之一.本文介绍用光波干涉法测量结深,操作简便,精度高,特别对10μm以下的结深测量,有其独到的优越性.     

光纤F-P腔干涉纳米级位移高分辨率测量

激光抗干扰性好、复用能力强,光纤F P腔干涉仪结构简单、灵敏度高,适于纳米级位移测量。为了进一步提高分辨率,扩展测量范围,本文对光纤F P腔干涉信号的相位和功率进行分析。首先给出了二倍次方功率和分辨率的关系,找出了提高分辨率的途径。然后给出了二倍次方功率和干涉条纹变化的关系,确定了测量条件。最后根据光纤波在F P腔内干涉形成的滞后相位,通过多次希尔伯特变换,实现了待测物体位移重构。数值模拟和实验证明了该方法能够实现高分辨率纳米级位移测量,误差小。     

用外差干涉法探测固体表面激光超声的研究

简述了用外差干涉法探测固体表面激光超声的原理和实验结果，提出并论证了提高外差干涉法探测激光超声信号强度的方法和途径。     

两路微振动信号的光纤F-P腔干涉测量

法布里-珀罗(F-P)腔传感器结构简单,复用能力强,对导致其腔长发生变化的物理量灵敏度高,在超精密测量领域日益受到重视.为了使用一套光纤F-P腔测量两个目标,设计了两路反馈信号光纤F-P腔干涉系统,同时开展两路微振动信号测量.对两路微振动反馈F-P腔干涉信号,经多次取包络分解,得到了高、低频信号频谱,进而计算出待测目标...     

基于角度调谐F-P干涉仪的C波段可调谐激光器的研究

研究了基于法布里一珀罗(F-P)干涉原理的角度调谐的滤波器特性,使用自制的滤波器进行可调谐掺Er^3 光纤激光器实验。当980nm泵浦功率为30mW时获得了稳定的单纵模激光输出,输出功率约。0.65mW,线宽低于0.1m,在35．76nm波长调谐范围内功率变化不超过1dB,边模抑制比(SMSR)大于35dB;泵浦功率为46mW时获得了最大的输出功率,约为1mW。     

1550 nm高效窄线宽光纤激光器

研制了一种采用双光纤光栅法布里-珀罗(FBG F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器.激光器以高掺杂Er3 光纤为增益介质,结合非相干技术,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过2个短FBG F-P腔选模,产生了稳定的1 550 nm单频激光输出.采用两端976 nm LD抽运方式,阈值抽运光功率为11 mW,在抽运光功率为145 mW时输出信号光功率为73 mW.光-光转换效率为50%,斜率效率达55%.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了10 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到线宽小于10 kHz.研究表明,这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄和信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感器系统.     

可调波长半导体激光测量台阶高度方法研究

文章在分析台阶高度测量现状和背景的基础上,着重介绍了用半导体激光器实现台阶 高度的绝对干涉测量方案,提出以可调谐半导体激光器作为光源,采用可调合成波长链法实现纳米级精度毫米级量程的台阶高度测量,并详细分析了本方案的原理、误差。     

光通讯器件中F-P标准具型色散研究

推导了光通信系统中任意两平行光学表面间由多光束干涉引起的群延迟色散(GDD)的表达式;分析了GDD的变化规律,包括周期性、平方律特性和对表面反射率的依赖关系。同时指出通过法布里-珀罗(F-P)光学标准具后的反射波色散特性与透射波色散特性间的差异,对反射波色散中出现的奇异性进行了讨论。     

激光制导动靶照射精度测量系统

为了实现激光制导动靶照射光斑的精确测量,建立了高精度相对测量系统。对光斑检测、精准时序控制及动靶跟踪等主要问题做了深入的研究。首先介绍光斑检测的原理和实现,保证在不同的光照条件下均可快速、有效地检测到光斑;然后采用精准时序控制技术实现光斑信号及图像的同步采集,完成激光编码方式的监测;最后采用可见传感器跟踪靶板,红外传感器采集光斑图像,针对草原背景复杂、对比度低等情况,采用有向边缘算子及直线段检测算法检测靶板边缘,利用轨迹预测算法保证靶板跟踪的稳定性,完成激光光斑照射精度的精确检测。通过外场实验证明,该系统能够自动对光斑的时序特性和空间特性进行测量,时序精度达到0.04μs,位置精度达到0.07mrad。能够满足动靶照射精度稳定跟踪、精确测量的要求。     

光纤端面多层膜反射率的干涉测量方法研究

为了解决光纤端面透明反射膜反射率的精确测量问题，利用镀有反射膜的待测光纤端面，构成法布里—珀罗(F—P)干涉仪，根据其透射光谱的自由谱宽和干涉峰的半宽值，计算出膜系反射率，避免了光源波动对测量结果的影响。在用反射率为92．0-98．6％的膜系所进行的实验中，测量误差小于0．09％。分析了误差来源。     

可调谐单纵模光纤激光器模式特性研究

为了实现光纤激光的单纵模,提出了一种环形腔结构,采用可调谐光纤Bragg光栅(FBG)作为波长选择器件,与2 m未抽运掺Er光纤(EDF)产生驻波饱和效应,在1.55 μm波长处形成42 nm激光输出,输出功率大于3.5 dBm,功率稳定性优于±0.005 dB.扫描Fabry-Porot(F-P)干涉仪观测到2个正交的偏振模,在环形腔内加入偏振器后可抑制强度较低的偏振模式,测量到清晰的单纵模激光,纵模线宽为20 MHz.由于饱和吸收效应,导致了激光输出斜率曲线表现出光学双稳态现象.     

微型光纤F-P传感器用于材料热膨胀系数的测量

针对传统方法测量材料热膨胀系数受外界环境因素 影响较大和测试方法较为复杂,提出了 一种采用微型光纤法布里-珀罗(F-P)传感器测定光纤自身以及金属Al件热膨胀系数的 新方法。 采用HF腐蚀光纤的方式制作F-P传感器的工艺,在30～120℃的温度 范围内测得裸光纤的热膨胀系数为 5.2E-8K-1,同时将F-P传感器粘贴在金属Al件上,测得金属Al的热膨胀系数为23.25 E-8K-1。实验结果对比材 料自身在常温下的理论值具备很高的一致性,分析了误差产生的原因。实验结果表明,微型 光纤F-P传感器的制作工艺简单,测试方法稳定可靠,同时可以推广至高低温等恶劣环境下 的应用。     

偏振分光镜分光性能非理想对激光外差干涉非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确偏振分光镜(PBS)分光性能非理想对非线性误差的影响机制.推导出非理想情况下偏振分光镜透射率和反射率的激光外差干涉非线性误差模型,建立了偏振分光镜分光性能非理想对非线性误差二次谐波的影响模型.仿真结果表明,偏振分光镜的透射率和反射率非理想对非线性误差的影响为一次谐波,且偏振分光镜分光性能越差,其对非线性误差的影响也越大.在偏振分光镜反射率为0.90的情况下,偏振分光镜透射率从1减小到0.90时,非线性误差由0.62 nm增大到1.24 nm.当存在偏振分光镜旋转角度误差时,偏振分光镜分光性能非理想引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小.当偏振分光镜旋转角度误差为5°时,偏振分光镜透射率从1变为0.90,非线性误差从0.39 nm增大到1.41 nm.