适用于光纤陀螺的保偏光纤特性研究

在光纤陀螺中,保偏光纤性能的优劣直接影响陀螺的输出精度和温度特性.理论分析了光纤参数,特别是光纤涂层与陀螺稳定性的关系,通过改善特定的光纤涂层指标,光纤在时变温度场下的可靠性得到提高,并最终保证了陀螺具有更强的抗环境干扰能力.将理论预测与实际工程应用相结合,采用改进后的保偏光纤绕制的陀螺,表现出了更好的温度性能,基于对保偏光纤特性的理论和初步实验研究,强调了一直以来被忽视的保偏光纤参数在光纤陀螺应用中的重要性.     

掺稀土元素光纤超荧光光源

本文介绍了超荧光光纤光源的基本原理、基本结构和研究进展。报道了我们研制的大功率掺Yb^3 双包层光纤超荧光光源。     

用于高精度光纤陀螺的光纤放大器光源

介绍了应用于光纤陀螺的掺铒光纤超荧光光源的研究现状,比较分析了掺铒光纤光源5种主要结构的优缺点,在此基础上得出了光纤放大器结构的光源既可以有效提高光纤陀螺的检测精度和稳定性,又可以降低成本.针对光纤放大器光源,分别分析了泵浦功率、泵浦波长、反馈以及铒纤温度对其平均波长稳定性的影响.为了消除反馈对光纤放大器光源平均波长稳定性的影响,根据超荧光光源的偏振态效应,在光源中加入了偏振器来控制反馈的偏振态,从而降低了反馈对光源平均波长稳定性的影响,并采用长周期光纤光栅作为滤波器,有效地提高了光纤放大器光源的波长稳定性.     

超荧光光纤光源的工作特性

研制了一种激光二极管泵浦的掺钕超荧光光纤光源,在波长１．０８μｍ处获得了１．０ｍＷ的光功率输出,谱线宽度为２１．２ｎｍ,实验中使用的是掺钕单模光纤,芯径５μｍ,截止波长１．０μｍ,其损耗在泵浦波长０．８μｍ处为１５００ｄＢ／ｋｍ,而在输出波长１．０８μｍ处为１０ｄＢ／ｋｍ。     

一种简单的高功率L波段超荧光光源

采用双程前向结构,在一根高浓度掺铒光纤中实现了功率高达13.13mW(11.18dBm)、平均波长为1578.53nm的L波段高功率超荧光输出,在1570nm～1620nm间的功率高于9.38mW。可满足分布式光纤光栅传感、DWDM等由C波段向L波段扩展的带宽及功率需求,同时与C波段光匹配后,可得到功率高于20mW的C+L波段宽带高功率光输出。其中采用普通耦合器制作的光纤圈反射器,将后向的C波段ASE重新引回光纤中,提高了抽运源的利用效率和光纤输出光的稳定性,同时分析了光源的输出功率、平均波长、稳定性等随光纤长度、抽运功率的变化特征,对于光源的应用设计提供参考。     

High-gain superfluorescent neodymium-doped single-mode fiber source

High-brightness, low-coherence sources are required in a number of optical sensor applications, particularly the fiber-optic gyro. An efficient superfluorescent, neodymium-doped phosphate glass fiber source has been developed which fulfils this requirement. The fiber shows a high-gain efficiency at 1.053 μm of 1 dB/mW pump power and this permits pumping with an 810 nm single-stripe AlGaAs laser diode to obtain >5 mW CW output power at a wavelength of 1.053 μm for only 45 mW of pump power     

高平均波长稳定性超荧光光纤光源

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出,同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求,采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段,对光纤材料和器件进行大温区全局优化,以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果,以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量,通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计,得到输出功率为32mW,功率稳定性为0.65%,光谱带宽为12.5nm,光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明,平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中,32mW输出功率非常高;所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标,满足光纤陀螺对光纤光源的要求。     

A depolarized Er-doped superfluorescent fiber source with improvedlong-term polarization stability

In a backward Er-doped superfluorescent fiber source (SFS), we report the observation of large mean wavelength variations (>100 ppm) induced by external perturbations of the fiber birefringence. These previously unreported variations, which need to be reduced to the ppm level for high-accuracy fiber-optic gyroscope applications, are shown to originate first from polarization-dependent gain induced by the polarized pump source, and second from a slight polarization dependence of the SFS wavelength division multiplexing (WDM) coupler and fiber isolator. We demonstrate that these effects can be substantially reduced by incorporating two Lyot fiber depolarizers in the source. The new depolarized SFS exhibits short-term mean wavelength stability of ±2.5 ppm and a long-term drift of ±3 ppm. The latter is probably due mostly to slow variations in the Er-doped fiber temperature, which can be eliminated with a simple temperature control to ~0.1°C     

高功率宽带掺铒光纤超荧光光源研究

研究了高掺杂铒光纤构成的双程后向结构超荧光光源输出特性,高掺杂铒光纤在制作超荧光光源方面具有输出功率高和带宽宽的优点.通过模拟得到在一定泵浦功率下获得最大输出带宽的最佳掺铒光纤长度.利用980 nm半导体激光器泵浦优化得到的10 m长的Lucent-LRL光纤,并用自制光纤圈反射镜构成双程后向结构,获得了26 mW的高功率宽带超荧光输出.     

高精度光纤陀螺用掺铒光纤光源辐照性能试验

针对高精度光纤陀螺的空间应用,理论分析了用于高精度光纤陀螺的不同结构掺铒光纤光源的抗辐照性能,指出了单通后向结构的掺铒光纤光源具有更好的抗辐照性能。对单通后向结构采用不同掺杂浓度的掺铒光纤设计并研制了掺铒光纤光源,在实验室用Co60辐照源进行了大小两个剂量率的辐照试验,监测了掺铒光纤光源平均波长和输出光功率随辐照总剂量的变化,试验结果表明:掺铒光纤掺杂浓度较高时,掺铒光纤光源的抗辐照能力较强;辐照剂量率较小时,掺铒光纤光源功率随辐照总剂量的降低速度更慢。掺杂浓度较高的掺铒光纤光源可以满足高精度光纤陀螺空间应用的要求。     

Gamma radiation effects on erbium-doped fiber in superfluorescent fiber source

The radiation effects of two erbium-doped superfluorescent fiber sources (SFSs) are studied in gamma ray environment. Two types of output spectrum profile (twin-peaked spectrum and single-peaked spectrum) of SFSs are constructed by different configuration and parameters. The dependence of radiation-induced power loss and spectra evolution on the dosage is revealed. The results show that the amplitudes of radiation-induced power decrease are quite similar in two SFSs. But the mean wavelength variation of the single-peaked spectrum SFS is approximately 25 times smaller than that of the twin-peaked spectrum SFS. Compared to the twin-peaked spectrum SFS, the single-peaked spectrum SFS presents better radiation tolerance, which should have potential advantages in space applications.     

基于双程反向结构的掺铒超荧光光纤光源

给出双程反向结构掺铒超荧光光源的理论分析模型。研制了一种采用双程反向结构，980nm激光二极管泵浦的掺铒超荧光光纤光源。在波长1550nm处，获得了光谱稳定、输出功率大的超荧光。光谱3dB带宽为55nm，并有20nm的ASE光谱平坦区。     

A polarization-stable Er-doped superfluorescent fiber source including a Faraday rotator mirror

We report a tenfold stability improvement in the mean wavelength variations induced by polarization fluctuations in an Er-doped superfluorescent fiber source. This was accomplished by replacing the mirror in a double-pass source with a Faraday rotator mirror, thereby nearly eliminating polarization dependent gain. The resulting mean wavelength variations of less than 3.5 parts-per-million (limited by the detection noise floor), approach the requirement for inertial-grade fiber optic gyroscopes.     

应用于高精度光纤陀螺的超荧光光纤光源

在掺铒光纤放大器技术上发展起来的1.55 μm宽带超荧光光纤光源(SFS)具有相干长度短、输出功率大、温度稳定性好、对紫外线辐射不敏感和寿命长等优点,是惯性级和精密级光纤陀螺的理想光源.概述了1.55μm高精度光纤陀螺的研制现状,同时,对SFS的技术优势、最佳结构设计进行了探讨.最后对采用SFS的光纤陀螺的噪声特性进行了研究,并提出了改善光路系统信噪比和抑制光源强度噪声的技术措施.     

高功率Er/Yb共掺光纤超荧光光源

为了获得高功率超荧光输出,采用6个976nm的LD,通过一个光纤束耦合器同时抽运Er/Yb共掺光纤,分别研究了单程后向结构和双程后向结构超荧光光源的输出特性.采用单程后向装置,当抽运功率为957mW时,输出功率为120.4mW,斜率效率达到17.5%.在双程后向结构的实验装置中加入4m掺Er光纤,有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm.     

Characteristics of erbium-doped superfluorescent fiber sources forinterferometric sensor applications

The characteristics of 1.55 μm Er-doped superfluorescent fiber sources (SFS's), intended for fiber-optic gyroscope (FOG) applications, are explored theoretically and experimentally. With proper selection of the source configuration, fiber length, pump wavelength, pump power, and fiber composition, we show that it is possible to meet the stringent requirements of the FOG, including a high output power, broad emission bandwidth, and excellent spectral thermal stability. Variations of the mean wavelength, spectral width, and output power of the SFS with fiber length, pump power, pump wavelength, and temperature are modeled for representative sources pumped near 980 nm or 1.48 μm, and are shown to be in good agreement with experimental results. The effects of a multimoded pump, erbium ion pair, and optical feedback are also assessed. This study indicates that the Er-doped SFS is an excellent candidate for the FOG and for other applications requiring spatial coherence and low temporal coherence     

双程后向结构掺铒光纤超荧光光源研究

通过编制1套图形界面的模拟分析软件,对双程后向结构掺铒光纤超荧光光源有关输出功率、带宽和平均波长特性进行了理论模拟。结果表明,通过选取适当的掺铒光纤长度,总能实现光源的平均波长不依赖于泵浦功率的高稳定性。并报道了研制的双程后向结构掺铒光纤超荧光光源。     

采用光纤滤波器的高波长稳定性掺铒光纤光源

研究了双程后向结构掺铒光纤光源的平均波长对泵浦功率的赖性。实验结果表明,通过采用掺铒光纤滤波器以及选择合适的泵浦功率,平均波长随泵浦功率的变化能够降低到-9 ppm/mW。在-40~+60℃ 温度范围内,光纤光源的平均波长不稳定性小于33 ppm(峰峰值)。采用5 m 长的掺铒光纤、泵浦功率55mW 与泵浦波长974.2nm 时,光纤光源输出光波的谱宽达到17nm,功率达5.83mW。     

超荧光光纤光源相对强度噪声数字抑制系统

超荧光光纤光源(SFS)具有高稳定性,是光纤传感器(FOSs)中一种理想的光源。SFS 光源的相对强度噪声(RIN)是影响FOSs 性能的一个重要的因素。由于使用模拟抑制电路的噪声抑制系统无法很好的抑制RIN,文中提出了使用强度调制器的数字RIN 抑制系统。为了验证此想法,建立了半实物仿真模型,该模型可以在中心频率处抑制RIN 达到20 dB。该数字系统相对原有模拟系统,性能有了很大的提高,因此对FOSs 性能的提高有很大的贡献。     

线宽展宽L波段掺铒光纤光源特性研究

提出了一种两级级联的掺铒光纤超荧光光纤光源(SFS)的新结构,采用耦合器将一个1 480 nm半导体(LD)泵浦源按照一定的分光比对第二级进行双向泵浦,第一段光纤未泵浦.通过研究两级光纤长度的比例、耦合器的分光比对结构性能的影响,优化结构参数后线宽扩展13 am,输出效率提高6%,并且该结构的中心波长也具有对泵浦功率不敏感的特性.