基于Sagnac/双Mach-Zehnder原理的分布式光纤传感系统的偏振态分析

运用琼斯矩阵分析法,建立了该分布式传感器系统在传感光纤双折射和外部事件共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数影响的数学模型.仿真分析了在传感光纤线性双折射和圆双折射共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数的影响,并提出了利用偏振控制器对输入偏振态进行控制,从而改善干涉信号输出的方法.     

干涉型光纤传感阵列的电光调制消偏振衰落技术

提出了一种新型的干涉型光纤传感器阵列的消偏振衰落技术。在时分复用系统中,在全保偏传感基元的基础上,使用单模光纤做传输光纤搭建系统,通过对输入偏振态进行高频调制,能够在光强有所下降的情况下较好地解决了系统的偏振衰落问题。理论分析证明,当EOM相位调制的初相位设置为π/4,采样率和相位调制频率设置恰当时,通过PGC内调制解调技术可实现消偏振衰落。在理论分析的基础上进行了MATLAB软件模拟,解调出来的信号与原始信号基本重合。     

偏振复用系统中解复用端的偏振控制算法

介绍了一种基于局部粒子群算法来实现偏振复用系统中的偏振控制。在偏振复用系统的接收端，该算法通过对偏振控制器相位延迟的调整，实现调整接收端光信号的偏振态，从而恢复因光纤链路的不完美性而造成改变的偏振态，达到降低误码率的目的。该方法无需目标函数，具有高可导性，从而避免了局部收敛和所附加的复位问题。实验结果表明，基于局部PSO算法的偏振控制器能够将任意输入的偏振态转换为目标线偏振态，误差控制在0．5％以内。     

基于随机位相分布的液晶退偏器件设计与分析

为了实现对不同偏振态入射激光的退偏控制，设计了一种具有随机位相分布结构的液晶退偏器。针对胆甾相液晶器件，利用时域有限差分法，对激光通过胆甾相液晶器件的传输问题建立了模型，并通过实验验证了理论模型，分析了激光通过液晶阵列单元后的偏振态变化及偏振态分布特性。仿真分析结果表明，在合适的液晶材料条件和微刻蚀坑的最大厚度条件下，胆甾相液晶器件对于不同偏振角的入射线偏振光均可以实现较好的退偏效果，且适用的谱宽范围较大。     

偏振态调制的偏振无关干涉型光纤传感器

针对低双折射光纤双束干涉型传感器的两臂偏振态随机变化引起的信号衰落提出了一种新型的光纤传感器结构。通过在双束干涉仪的一臂中加入适当的对光波偏振太的高尖三角波或正弦波调制的偏振制，可以在干涉中见度略有降低的情况下消除偏振衰落的影响，实现偏振无关的干涉型光纤传感器。     

可补偿偏置漂移的扭转光纤电流传感器

针对扭转光纤电流传感器由于环境因素（如温度,压力,振动）变化使光纤中传输光偏振态改变,从而导致传感器输出与漂移问题,提出了一种新的信号处理方法进行克服,这一方法适用于交变电流的检测,实验中通过旋转输入线偏振光偏振方向的方法检验了所提垢有效性,证明这种补偿方法对传感器置相位的任意偏移均适用。     

干涉型光纤传感器及阵列的分集检测消偏振衰落技术的研究

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了新的理论分析，提出了将各种信号平方后相加的信号处理方式，使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测。计算了这一信号处理方式可能引起的幅度最大波动，并得出三路检测偏是分集检测的一个合适取值的结论。根据理论分析，在马赫－陈德尔干涉仪上进行实验研究取得了较好结果，并设计了用于阵列的分集检测实现方式。     

环形光纤激光器中的半导体光波导调制器

对环形光纤激光器中的半导体光波导调制器进行了理论研究，结果表明，光纤环中的偏振控制器对光的偏振态的控制以及半导体光皮导对光的偏振态的调节构成了激光器的主要调制机理，为环形光纤激光器的自调Ｑ及锁模的新机制提供了理论依据。     

导管PS-OCT系统中双态数值色散补偿方法

导管光纤偏振敏感光学相干层析成像(PS-OCT)系统在心血管斑块定量分析上具有显著优势,搭建了基于保偏光纤成像深度复用的双偏振态导管PS-OCT系统。由于保偏光纤具有较强的双折射色散,因此难以利用一套色散系数实现双输入态色散补偿。针对这一难点问题,提出了一种用于导管PS-OCT系统的双态数值色散补偿方法。这种方法可对不同输入偏振态的色散系数进行调整,以补偿由保偏光纤双折射色散引起的不同输入偏振态色散的差异。实验结果表明,所提方法可以有效地解决材料色散、双折射色散带来的脉冲展宽、图像模糊、偏振对比度差等问题,保证了导管PS-OCT实现高质量的生物样品双折射相位延迟成像。     

光纤点衍射干涉仪中球面参考源偏振控制系统的设计

极紫外光刻光学检测通常使用光纤点衍射干涉仪,光纤衍射的圆偏振态光束可以提高干涉条纹的对比度、减小衍射球面波的像散,对于提高检测精度有十分重大意义。用穆勒矩阵分析了相位控制型偏振控制器的工作原理,得到只需两个控制通道就可以调控到圆偏振态的结论。设计了光纤点衍射干涉仪球面参考源的偏振控制系统,并用琼斯矩阵分析了光束经过偏振控制系统后的光强变化,得到光强最小时两个控制通道的控制电压。在理论分析基础上搭建了球面参考源的偏振控制系统,获得了圆偏振态所需的控制电压,并将其输入偏振控制器调控得到圆偏振光,实验结果表明此方法可以在不引入额外误差的同时,快速地实现圆偏振态的调节,并且理论计算与实际的误差不超过7.5%,证明了该方法的可行性。     

Elimination of polarization-induced signal fading and reduction of phase noise in interferometric optical fiber sensor using polarization diversity receivers

Interferometric optical fiber sensor relies on the coherent mixing of two optical signals, which is strongly polarization dependent. The fluctuation in the input polarization to an interferometric optical fiber sensor can result in not only the variation of the visibility but also the generation of excess phase noise in the output. In this paper, the relationship between the visibility and polarization-induced phase noise coefficient is described and theoretically confirmed. The use of tri-state polarization diversity receivers to eliminate polarization-induced signal fading and reduce phase noise is theoretically and experimentally demonstrated. The result shows that tri-state PDR that improves the visibility can reduce the polarization-induced phase noise and the signal can be correctly demodulated.     

干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的理论分析

对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理进行了新的理论分析和研究，得出了反馈控制系统的反馈信号，分析了光纤偏振控制器电压初值要求和该反馈控制系统可能存在的稳定点，并建立了反馈控制模型，分析结果与文献中的实验现象一致。     

光纤法布里-珀罗传感器光纤端面反射率优化

讨论了反射光纤端面反射率对（F-P）传感器输出信号质量的影响,指出反射光纤端面反射率的提高可以克服光在F-P腔内损耗的影响,且对应传感器腔长有和其匹配的最优反射率.为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的信号质量,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率.仿真证明了采用最优反射率时的信号质量优于采用非最优反射率时的信号质量.     

全光纤傅里叶变换光谱仪消偏振衰落技术研究

针对全光纤傅里叶变换光谱仪中光束偏振态在双折射影响下带来的干涉信号"偏振诱导衰落"现象导致测量光谱畸变的问题,根据偏振光学原理,分析了光纤应力、弯曲和扭曲导致的双折射对传输光束偏振态的影响,找到了FFTS在测量宽谱光源发射谱时出现谱线畸变的原因,提出了建立偏振态反馈控制系统来稳定干涉信号可见度的方法.实验结果表明,该方法消除了偏振态变化对测量光谱的影响.     

全光纤傅里叶变换光谱仪消偏振衰落技术研究

针对全光纤傅里叶变换光谱仪中光束偏振态在双折射影响下带来的干涉信号“偏振诱导衰落”现象导致测量光谱畸变的问题,根据偏振光学原理,分析了光纤应力、弯曲和扭曲导致的双折射对传输光束偏振态的影响,找到了FFTS在测量宽谱光源发射谱时出现谱线畸变的原因,提出了建立偏振态反馈控制系统来稳定干涉信号可见度的方法.实验结果表明,该方法消除了偏振态变化对测量光谱的影响.     

全光纤低相干光纤位移传感技术

提出并演示了一种由两光纤构成的杨氏干涉解调系统的全光纤低相干光纤位移传感器系统。该技术从根本上避免了光源频率、光强的波动，及光在传输过程中由系统带来的损耗、光的偏振方向的改变引起的信号衰落问题。其结构简单，易于调整，测量分辨率可达０．０５４ｍｍ。     

Method of array shape calibration based on time delay estimation using two auxiliary sources

As for a flexible horizontal array deployed in the sea, it is difficult to obtain each sensor's precise relative position. Therefore a method of array shape calibration is proposed. The method is described as follows. Firstly two separate auxiliary sources are deployed. Secondly tune delay of each sensor's received signal is estimated. Finally, with the aid of GPS location of the sources and the horizontal array, relative sensor positions of the horizontal array can be determined. The estimation of relative sensor positions is unbiased. Simultaneously, simulation analysis has been done to estimate its standard variance, and the optimal flare angle of the two sources has been derived. Data of 2001 Asian Sea International Experiment have been used to validate the method. After array calibration, measured source azimuth angle agrees with the real one, and measured array gain agrees with the theoretical gain. In conclusion, the theoretical and experimental results both show that the method can determine each sensor's relative position precisely.     

Optical coherent detection Brillouin distributed optical fiber sensor based on orthogonal polarization diversity reception

In Brillouin distributed optical fiber sensor, using optical coherent detection to detect Brillouin scattering optical signal is a good method, but there exists the polarization correlated detection problem. A novel detecting scheme is presented and demonstrated experimentally, which adopts orthogonal polarization diversity reception to resolve the polarization correlated detection problem. A laser is used as pump and reference light sources, a microwave electric-optical modulator (EOM) is adopted to produce frequency shift reference light, a polarization controller is used to control the polarization of the reference light which is changed into two orthogonal polarization for two adjacent acquisition periods. The Brillouin scattering light is coherently detected with the reference light, and the Brillouin scattering optical signal is taken out based on Brillouin frequency shift. After electronic processing, better Brillouin distributed sensing signal is obtained. A 25-km Brillouin distributed optical fiber sensor is achieved.     

线圈型全光纤偏振器的研究

本文采用等效电流法对线圈型全光纤偏振器进行了分析计算.对应于保偏光纤中两正交传输基模的消光比,提出了一种分析保偏光纤弯曲损耗的新方法,这种方法基于将保偏光纤两个不同偏振模式分别等效为两个普通圆光纤的基模,等效参数通过测量不同偏振模式的模场半径来确定.实验证明这种理论计算方法与实验结果一致.最终,我们研制出的线圈型光纤偏振器在1.31μm工作波长下,实测消光比达30dB以上,工作偏振模式插入损耗≤3dB.