Electric Voltage Tuning of an All-fiber Mach-Zehnder Interferometer

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＭａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｔｏｏｌ.Ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｐｌａｓｍａｐｈｙｓｉｃｓ,ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ,ａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙ ,ｐｒｅｓｓｕｒｅ ,ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｇａｓｅｓ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅａｎｄｆｒｅｅｌｙａｃｃｅｓ…     

基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究

报道了基于掺氧化镁准周期极化铌酸锂(MgO:QPLN)的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究. 通过对电场调谐能力与极化结构参数间关联性的理论分析, 确定了高正负晶畴比MgO:QPLN电场调谐的可行性, 并模拟得到跨周期参量光输出波长与加载电压的关系曲线. 实验中通过对MgO:QPLN有效的电场加载, 实现了3.84 μm波段参量光的电场调谐, 频谱调谐带宽约6 nm, 调谐速率接近1 nm/kV, 进一步结合温度调谐, 实现了参量光宽谱段高精度的连续调谐. 所获得实验结果与理论模拟结果基本符合, 电场调谐在精度控制、快速响应方面相比于传统温度调谐更具技术优势.     

光纤布拉格光栅电流传感的理论和实验研究

对皮磁致伸缩棒调谐光纤布拉格光栅为基础的新型电流传感器进行了理论和实验研究。将一个光纤布拉格光栅牢固地粘贴在一置于多层螺线管中心部分的磁致伸缩棒上，构成传感头。当通过螺线管的电流改变时，磁致伸缩材料在均匀磁场的作用下产生沿纵向的应变并传递到光纤光栅上，从而导致光纤光栅的布拉格波长移动。外加电流和波长移动之间的关系是线性的，线性调谐的波长范围为0.9nm，电流强度范围为900mA，灵敏度约为1000mA/nm，电流强度可精确到10mA。理论和实验符合得很好。     

电驱动金刚石对顶砧低温连续加压装置

采用电驱动压电陶瓷取代传统机械螺丝给金刚石对顶砧施加压力,设计制备了低温下可连续增加流体静压的金刚石对顶砧压力装置,实现了低温(19±1)K连续加压达到4.41 GPa.该装置具有电驱动方便灵活、调谐精度高的低温连续加压功能.利用该装置实现了InAs单量子点发光与微腔腔模的共振耦合调谐过程.该装置将在原位压力精确调谐及测量样品信号跟踪等实验得到应用.     

一种简单的光纤光栅电调谐方法

采用较简单的双点源真空蒸发法在光栅外表面上蒸镀一层均匀铝膜,利用电流流过铝膜时产生的电阻热改变光栅的温度而使光栅的中心波长向长波方向发生改变.光栅中心波长的变化与所加电流的平方成正比.实验中用较小的电流(约43mA)获得了较大的波长调谐范围(约4nm),其调谐精度达到2.15×10^-3nm/(mA)².     

高稳定线性调谐GaAs基波长可调谐共振腔增强型探测器

研制了一种GaAs基波长可调谐共振腔增强型探测器. 采用分子束外延设备生长In_0.25Ga_0.75As/GaAs量子阱作为器件的有源区, 无偏压时器件的响应峰波长在1071 nm,器件在21 V的直流调谐电压下,实现了波长大于23 nm的调谐. 统计结果表明,当调谐电压大于5 V时,调谐电压与响应波长之间具有稳定、精确的对应关系, 且近似线性调谐,同时对器件响应峰的特性进行了理论分析. 关键词： GaAs 共振腔增强型探测器 高稳定 线性调谐     

平行耦合双量子点分子A-B干涉仪的电荷及其自旋输运

利用非平衡格林函数方法,理论研究每臂中嵌有一个平行耦合双量子点分子的A-B干涉仪(平行耦合双量子点分子A-B干涉仪)的电荷及其自旋输运性质.无外磁场时,与每臂中嵌有一个量子点的A-B干涉仪相比较,平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中电子隧穿变得更加容易发生.当平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中引入外磁场时,能够在电导能谱中观察到一个Fano共振和一个反共振,这两种输运状态在磁场取适当数值时能够同时消失.此外,通过调节左右两电极间的偏压、磁通和Rashba自旋轨道相互作用,可以对体系自旋输运进行调控.     

四芯光纤弯曲传感器

提出了一种新颖的基于四芯光纤的弯曲传感器,可用于弯曲测量。该传感器采用一段四芯光纤作为敏感单元,四芯光纤的四个纤芯作为一个四光束干涉仪,在光纤出射端远场形成周期分布的干涉格子。该四光束干涉仪的干涉相位差是光纤弯曲曲率半径的函数,因而,弯曲曲率半径的变化可导致格子光场的移动。波长为650 nm的低相干半导体激光二级管被用来做为光源,所形成的干涉格子光场由CCD探测器记录。理论上,建立了远场格子图案强度分布函数与曲率半径的关系,并得到了实验的验证。     

基于光频调节的干涉型光纤水听器相位补偿检测方法

提出了一种基于光源频率调节的干涉型光纤水听器主动相位补偿的信号检测方法。详细介绍了该方法的基本检测原理,对信号解调误差进行了理论分析与仿真。为了验证该方法的可行性,搭建了实验系统,并编写了实时的信号采集、处理程序,对某一干涉型光纤水听器的声压灵敏度进行了测试。在频带20 Hz-1.3 kHz上,平均声压灵敏度为-162.2 dB(0 dB=1 rad/μPa),波动小于±0.8 dB,与采用相位载波调制解调方法测量的结果基本吻合。实验结果证明该方法是有效的。由于传感部分不含有源器件,便于实现全光纤化,且解调算法简单、检测频带宽,该方法能被广泛应用到各种干涉型光纤传感器的信号检测当中。     

一种利用相位掩模版对光栅波长进行微调的光栅刻写方法

提出并实验证实了一种刻写光栅时既能保护相位版又能对光栅的反射波长进行微调的方法.通过调整光纤和相位版之间的距离,利用1 550 nm单模光纤和掺铒分别实现了0.48 nm和2.2 nm的光栅反射波长的调节.在相位版和光纤之间的距离保持在3 mm的条件下,既可以保护相位版又可以获得高质量的光栅.     

分布反馈式光纤激光器的光热调谐方法

针对现有光纤激光器调谐方法通常不能兼顾调谐幅度和调谐速率的问题,提出了一种基于光热效应的调谐方法,有效兼顾了调谐幅度和调谐速率的要求。分析了光纤激光器的输出波长随泵浦功率变化而改变的实验现象,并以980 nm泵浦源自身调谐为例,进行了静态和动态实验,结果表明:基于光热效应的分布反馈式光纤激光器静态调谐幅度达392 MHz/100 mA,动态调谐速率超过2 kHz,验证了光纤激光器光热调谐方案的可行性。     

飞秒脉冲非对称互相关绝对测距

光学频率梳是一种重复频率与偏置频率锁定的新型光源,在频域上为频率间隔稳定的频率梳齿,在时域上为相对距离稳定的飞秒脉冲激光.光学频率梳在测距中的应用广泛,能够实现远距离高精度的测量.本实验使用飞秒激光脉冲作为光源,基于谐振腔扫描光学采样测距原理得到非对称的互相关干涉条纹,实现了远距离高精度的绝对测距.非对称互相关条纹可通过色散补偿与调节光学频率梳的重复频率得到,并通过得到的非对称的互相关干涉条纹对测距结果进行补偿.实验结果表明测距系统能够实现在50 m范围内误差为2 μm的绝对测距,测量相对误差为1.9×10^-7.     

Investigation on characteristics of self-organization in Mach-Zehnder erbium-doped fiber laser cavity

The characteristics of coherent coupling in Mach-Zehnder erbium-doped fiber laser cavity are experimentally studied. By virtue of a seemly controlling of length difference between two interferometric arms, the obtained comb-like spectrum of interferometer resonator with a period of 0.06 nm commendably agrees with the theory of self-organization coherence. The coherent output exits from the output mirror of a fiber Bragg grating with 4.5% reflectivity. A high coherent combining efficiency of 94% is obtained. Investigation on characteristics of the leak power opens out self-organization mechanism in Mach-Zehnder composite cavity.     

基于光纤色散相位补偿的高分辨率激光频率扫描干涉测量研究

为了实现更高分辨率的激光频率扫描干涉测量, 增大光源的扫频范围以及减小扫描频率的非线性成为关键. 采用外腔式大带宽扫频光源结合光纤辅助干涉仪构建的外部时钟频率采样非线性校正是目前较为常用的方法. 本研究发现随着扫频带宽和测量范围的增加, 光纤辅助干涉仪与测量光路中存在的色散失配导致频谱出现严重展宽, 极大的降低了测量的分辨率. 本文建立了辅助干涉仪和测量干涉仪色散失配影响的理论模型, 利用该模型分析了扫频带宽和测量范围与测量分辨率的变化关系, 与实验结果相一致, 并进而提出了基于峰值演化消畸变的色散相位补偿方法, 有效地提高了测量的分辨率, 在2.53 m 处实现了接近理论值的64.5 μm的测量分辨率. 该色散失配模型及补偿方法为提高大尺寸激光频率扫描干涉仪的测量分辨率及测距范围提供了参考.     

一种新颖的光纤光栅带宽调谐方法

提出了一种新颖有效的光纤光栅带宽调谐方法,将光纤布拉格光栅斜向粘贴到矩形截面弹性梁的侧面上,通过调节弹性梁的曲率,实现了对光纤布拉格光栅的线性带宽调谐,调谐后的光纤光栅带宽可达11．32nm,中心波长的变化小于0．1 nm。     

Tunable fiber-optic parametric oscillator

We report operation of a tunable optical parametric oscillator that employs a nonlinear-fiber Sagnac interferometer as a parametric amplifier. The amplifier, which consists primarily of dispersion-shifted fiber that has zero dispersion at 1538 nm, is synchronously pumped with 7.7-ps pulses at 1539 nm. The wide bandwidth of the parametric gain permits tuning of the output signal pulses over a 40-nm range centered on the pump wavelength. The Sagnac interferometer decouples the pump wave from the oscillator cavity while a bandpass filter in the cavity transmits only the signal wave, thereby creating a singly resonant parametric oscillator that is phase insensitive. Whereas we demonstrate tuning over almost the entire bandwidth of Er-doped-fiber amplifiers, one could construct a similar device that operates near the 1310-nm zero-dispersion wavelength of standard telecommunication fiber.     

Sensing system with Michelson-type fiber optical interferometer based on single FBG reflector

A sensing system,with Michelson-type fiber optical interferometer based on single fiber Bragg grating (FBG) as the reflector,is demonstrated.The system used a frequency-matched ring fiber optical laser as the source.The closed Michelson-type fiber optical interferometer system will be helpful in simplifying the developed interferometric sensor by replacing the double reflectors with only one FBG reflecting the doubleside light.The basic sensing properties of the system are demonstrated,with a fiber optic piezoelectric ceramic transducer embedded in the arm of the interferometer simulating the sensing signal.     

DFB半导体激光器调谐动态波长特性研究

为了测量半导体激光器在电流调谐下的动态波长,提出了基于光纤延时自外差法的测量方案,阐述了测量原理,研究了拍频与动态波长的递推关系。应用该实验系统测量了分布反馈式半导体激光器调谐的动态波长特性,与由光谱仪测量的稳态波长特性比较。结果表明,动态波长与稳态波长随电流变化特性有着类似的非线性规律,在20~100 mA调谐范围内二者差异小于0.002 nm。此外,通过气体CO₂的两条吸收谱线与HITRAN谱库中标准吸收线位置比对,辨识出半导体激光器调谐的动态波长,该辨识出的动态波长值与由延时自外差法推算出的动态波长值比较,二者误差为1 pm,进而验证了该测量系统的可靠性。     

新型光纤光栅线性调谐方法

报道了一种线性度极佳的光纤光栅波长调谐技术，调谐范围在１０ｎｍ，线性拟合度达到０．９９９８，并首次利用材料力学原理推导了这种线性调谐的理论关系式，此种技术在可望在光纤传感，光纤通信及激光技术等方面有重要应用前景。     

用于光纤光栅线性调谐的悬臂梁结构优化

本文对用于光纤光栅(FBG)布喇格波长连续线性调谐的悬臂梁进行了深入地分析,并给出调谐公式.通过分析相同尺寸、不同截面形状的悬臂梁调谐的程度,对梁的结构进行了优化指出“凸”字形截面的悬臂比较适合于FBG线性调谐,优化后10cm长度的该梁0.01N的力作用时可以提供0.28nm甚至以上的波长调谐量.引入修正因子η=0.65,实验结果与理论值较好地吻合。