全光纤光外差检测技术的研究

本文介绍了由普通单模光纤构成的全光纤光外差检测系统的基本原理和实验研究结果。在该系统中采用了自行研制设计的实现全光纤化的两个关键光纤元件：普通单模光纤频率偏移器和普通单模光纤偏振控制器，介绍了此两光纤元件的基本工作原理和设计方法。文章还给出了实际的全光纤外差检测系统，元器件的选用及实现光外差检测空间条件的光路调节方法。     

Bragg光纤光栅与光纤传感技术

光纤光栅及其应用技术的出现和发展将成为光纤通信、光纤传感以及在各相关领域中具有变革意义的新一代高新技术。本文对光纤光栅的致光机理、各种典型成栅技术作了评述。阐述了光纤光栅传光原理，并对３Ｓ系统的概念、体系结构和技术上的问题以及研究现状和发展作了综述。     

两个光纤激光器的相干合成及其闭环控制

 采用了并联主振荡-功率放大的相干合成方案，实现了光纤激光器的相干叠加。主振荡的输出光通过保偏光纤分束器分为两路，其中一路加入保偏光纤相位调制器以实现闭环控制，两个保偏光纤放大器分别对两路输出光进行放大，放大后的输出光再由一个2×2的保偏光纤耦合器会聚相干。合成输出光的一部分通过光电转换后进入数据采集卡，采集卡将采集到的数据送入计算机进行实时处理并将得到的反馈信号作用于相位调制器，相位调制器实时控制两路信号的相位差，从而实现整个实验系统的相干合成输出。系统实现闭环控制后，两路光纤放大器的相位差为2π的整数倍，输出光强始终保持最强。该相干合成方案简单易行，性能稳定。     

光纤开关系统

<正> 光纤开关系统由敏感元件、光纤电路和电子转换器组成。光纤开关系统可用于压力、温度和流量的控制方面,也就是说,在所有用电子-机械开关的地方都可以用光纤开关来代替。由于光纤本身的特性,光纤开关不受电磁场和无线电频率的干扰。由于光纤微型开关不需要外部电源,因此它最大的优点是可以用在危险区域。光信号     

光纤Mach-Zehnder干涉仪系统

介绍了光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉仪系统的结构.给出了光纤Mach-Zehnder干涉仪系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素.同时也分析了光纤耦合器的交叉耦合,另外也给出了PZT的作用.阐述了光纤偏振控制器的结构、工作原理及其对光纤Mach-Zehnder干涉仪系统传感臂偏振态的控制,最后给出了光纤Mach-Zehnder干涉仪系统的应用.     

反射式光纤温度传感器

本文根据半导体GaAs材料带隙随温度变化的原理,对采用单根光纤作双向传输光信号的反射光纤温度传感器进行了试验研究。由微型计算机控制的光纤测温系统的测温范围为0～150℃精度±1℃,分辨率0.2℃。     

ICF驱动器光纤前端系统偏振控制技术

 针对ICF驱动器对光纤前端系统输出光脉冲的质量及稳定性要求，通过实验分析了光纤系统的偏振特性，实验探索了不同的偏振控制技术。并针对系统窄光谱（pm级）、短脉冲（ns级）的特点以及系统末级输出对时间特性的要求，采用空间平均的退偏振方式，能有效实现光信号的完全退偏。光纤系统增加退偏器后输出稳定性达到了1.72%，大大提高了系统输出的稳定性。     

掺铒光纤动态光栅与光纤Bragg光栅Fabry-Perot腔特性研究

提出的一种由掺铒光纤动态光栅和光纤Bragg光栅构成的Fabry-Perot腔。通过建立二能级掺铒光纤动态光栅模型,根据半经典相互作用理论和传输矩阵理论,计算出掺铒光纤动态光栅以及该Fabry-Perot腔的透过率和反射率,并分析动态光栅中相干探测场拉比频率、掺铒光纤长度、光纤Bragg光栅的折射率调制深度以及FabryPerot腔的腔长等参数改变时对动态光栅和Fabry-Perot腔反射谱的影响。该Fabry-Perot腔的一个重要性质是其输出光谱可以通过调节探测场的拉比频率、探测场波长等参数进行动态调制。相比于由两个光纤Bragg光栅构成的Fabry-Perot腔,参数可调的系统比参数固定的系统更加灵活,并且能够克服Fabry-Perot腔两端的光纤Bragg光栅不对称的缺点(如不同的Bragg波长、折射率调制深度等),更有利于Fabry-Perot腔的模式选择。该光纤Fabry-Perot腔可以应用于光纤通信的光信号处理或光纤传感领域。     

光纤的色散

阐述了光纤的色散现象及其表示法，介绍了产生色散的原因以及对光脉冲信号的影响，讨论了啁啾光脉冲在色散光纤中的压缩与展宽，指出了改善色散对光纤通信系统不利影响的方法．     

皮秒光脉冲在光纤中的传播特性测量

文章讨论了皮秒激光脉冲在单模光纤传输中光纤介质的色散及非线性折射率等效应对皮秒光信号的影响，利用时间相关单光子计数系统，观测了皮秒激光脉冲在单模光纤中的展宽及皮秒自聚焦现象，并对光纤中皮秒光脉冲的畸变进行了检测与研究。     

光纤传感器系统中的功能光纤

本文结合光纤传感器的应用实例,对光纤传感器中光纤的选用进行了比较详细的讨论.光纤传感器是一种新型和具有一定特殊应用的传感器,如光纤陀螺、光纤流量计等,由于其自身的特点,具有其他传感器无法替代的优势.在这些传感器中,光纤的选用是致关重要的,特别是传感器用光纤的特性及对光纤传感器的影响;本文提出了光纤传感器设计过程中选用光纤的一些重要依据并论及了发展传感器用光纤对光纤传感器的重要意义.     

塑料光纤(POF)的发展及其应用

阐述了阶跃型塑料光纤和渐变型塑料光纤的发展过程及其国内外研究现状,介绍了塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用.通过对石英光纤、金属电缆与塑料光纤的性能进行比较,得到了塑料光纤具有芯径大、柔韧性好、价格低廉、制作简单等特点.就塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用进行了分析、总结,结果表明降低塑料光纤的传输损耗可以进一步扩大其应用领域.最后分析了我国塑料光纤的研究、生产现状与国际水平的差距,并提出了提高国产塑料光纤技术水平的建议.     

光外差调制法提高全光纤低相干传感器的灵敏度

本文提出的光外差调制法用于提高空间解调低相干光纤传感器峰顶位置的分辨率,由此提高系统的测量灵敏度.未采用光外差调制法前的杨氏空间解调低相干光纤位移传感器的测量灵敏度为0.12μm;而采用后可达0.033μm.     

基于光纤光栅的高功率光纤激光器

分析了光纤光栅的选频原理以及光纤光栅基高功率光纤激光器的阈值特性和输出特性.采用紫外写入的光纤光栅做谐振腔,研制了全光纤结构的高功率光纤激光器,泵浦阈值为186 mW, 最大输出功率1.78 W,斜率效率59%,实验结果与理论分析基本吻合.     

窄线宽光纤激光器进展

详细介绍采用光纤光栅获得窄线宽光纤激光器的各种技术,并讨论获得单模激光输出以及提高功率输出的方法。介绍了目前的最新进展,尤其是镱铒共掺磷酸盐玻璃DBR光纤激光所获得的最新数据,激光功率200mW,线宽1．75kHz。对光纤掺杂、光敏性以及光栅刻写等关键技术也进行了探讨。还重点介绍了作为应用之一的高功率激光系统前端种子源。     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

采用光纤消光法检测脉冲激光测距仪消光比的研究

阐述了光纤消光法检测脉冲激光测距仪消光比的测试原理,采用光纤消光法分析了光纤对大功率脉冲激光的耦合与传输等关键技术问题,提出了0．22NA、400μm大功率传能光纤方案,并设计了耦合器和光学系统,分析了聚焦透镜的损耗、光纤端面的损耗、光纤耦合器与光纤的对准误差等影响耦合效率的因素,计算了光学系统弥散斑数据,接收光学系统和发射光学系统在1ω视场的弥散斑分别为9．03μm和10．6μm。设计分析结果对光纤消光法的工程应用具有一定的研究价值。     

基于光纤环形激光器和光放大的100 km光纤布拉格光栅传感系统

在基于掺铒光纤-拉曼混合放大的可调光纤环形激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统结构基础上,提出了延长传感距离的新方法。该方法以环形掺铒光纤激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声的双向放大,系统中间的两段掺铒光纤再利用剩余的抽运功率产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能够在超长的传感距离上获得很高的信噪比。实验表明使用一只40 mW的掺铒光纤放大(EDFA)抽运源、一只170 mW的拉曼抽运源和一只2 W的拉曼抽运源,可以使整个系统的传感距离达到100km,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过57 dB的优良信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。     

大功率激光单模光纤远距离传输的注入光纤光功率限值分析

对于大功率激光单模光纤远距离传输, 采用传统的受激拉曼散射(SRS)阈值作为注入光纤激光功率值取值过大。本文对单模光纤远距离传输过程中泵浦光和拉曼斯托克斯光(Stokes)光功率随注入光纤激光功率的变化进行仿真与理论分析。根据光纤中SRS产生的机理, 提出以拉曼Stokes光在单模光纤中传输的光功率变化曲线曲率极大值点对应的注入激光功率为限值, 对注入单模光纤光功率限值随着光纤长度变化进行仿真, 通过曲线拟合得出注入单模光纤激光功率限值公式, 并搭建实验系统进行验证。结果表明, 提出的注入单模光纤激光功率限值适用于大功率激光远距离单模光纤传输。     

在单模光纤中放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射的温度效应

在单模光纤中,输入的激光功率大于阈值时．出现放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射现象。实验发现：放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射具有温度效应．与反斯托克斯拉曼背向自发散射一样,放大的拉曼散射光的光子通量受到光纤温度的调制。反斯托克斯拉曼背向白发散射的放大效应抑制了单模光纤中的相干噪声,改善了系统的信噪比。实验还发现．放大的反斯托克斯扎曼背向自发散射空域曲线上放大的端点位置随激发功率的增高前移并具有一定的规律性。放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射的温度效应作为一种新的测温原理,已应用于远程30km分布光纤温度传感器系统。