光纤马赫—陈德尔干涉型8波分超窄波分复用器的研制

报道了采用７个单模光纤马赫－陈德尔干涉仪进行三级串联而组成的８波分复用器，既保留了干涉型光纤波分复用器超窄波分复用间隔的优点，又消除了其复用路数少的缺点。文中介绍了这类波分复用器的原理、设计方法和制造技术。实验样品的使用波段为１．５μｍ，波长复用间隔为２．４ｎｍ，整个器件的附加损耗约为１．５ｄＢ。     

全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温实验

阐述了全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温原理,并在20~40℃对测温系统进行了标定.利用Matlab数字图像处理技术对温度干涉条纹图像进行处理,设计了计算条纹移动数目的程序.通过测温实验对条纹记数程序进行了检验,有较好的准确度.     

基于全光纤马赫-曾德尔干涉仪的微位移传感研究

研究了一种基于全光纤马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)十涉仪的高灵敏度微位移传感器，将干涉仪的一个臂固定在微动平台上，在消除环境干扰的情况下，通过对丁涉仪臂的拉伸，从光谱仪观察干涉谱线中某一特定波长的移动与拉伸长度成正比，从而实现一种位相调制型微化移传感器。当化移变化0．0020mm时，波长移动了0．61nm，调谐速率为305nm／mm，线性拟合度为0．9994。     

三光纤干涉型波分复用器的理论分析与实验

本文提出一种由三根长度不等的单模光纤作为干涉臂连接两个3×3耦合器而成的干涉型超窄三波分复用器,并对其进行了理论分析与实验研究文中给出了三角型3×3耦合器的传输矩阵及三根干涉臂的长度之差与复用波长的关系,并由此导出了整个系统的功率传输式理论分析与实验曲线基本一致我们实验样品的使用波段为155μm,波长复用间隔为16nm,插入损耗约06dB,三个端口的隔离度分别在13～16dB之间.     

基于光纤马赫-曾德尔干涉仪的强度测量研究

根据光外差检测原理，分析得到干涉测量适用于信号光强小于参考光强的探测，直接测量适用于信号光强大于参考光强的探测的结论。利用自制的全光纤马赫-曾德尔干涉仪系统，对位移信号进行了测量。实验结果表明：当位移信号较小时，干涉测量的灵敏度分别为62．068μW／mm和9．90mV／mm，而非干涉测量的灵敏度分别为4．30μW／mm和0．35mV／mm；当位移信号较大时，干涉测量的灵敏度分别为2．643mV／mm和0．055mV／mm，非干涉测量的灵敏度分别为12．326mV／mm和4．194mV／mm，测量结果与分析得到的结论一致。对于光纤干涉仪强度调制检测的应用具有参考价值。     

马赫-曾德尔型全光分插复用器特性调整的实验研究

分析了影响基于光纤光栅和马赫曾德尔干涉仪的光分 插复用器 (OADM)的特性的原因 ,根据理论分析和模拟计算 ,提出通过监控输入端口的背向反射光特性和局部加热的方法来判断和相应调整器件的参数 ,并用来模拟紫外激光修正过程。实验结果验证了这一方法的可行性。     

基于光纤粗锥型马赫-曾德尔干涉仪的高灵敏度温度传感器的研制

光纤传感是现代光纤技术的重要应用之一。制作了一种基于两个单模光纤粗锥串接的全光纤型马赫-曾德尔高温高灵敏温度传感器。纤芯中传输的光通过第一个光纤锥耦合, 一部分进入纤芯传输,另一部分进入包层形成包层模,纤芯模和包层模具有不同的有效折射率,经过干涉臂的传输产生了光程差。纤芯和包层传输的光再经过第二个光纤锥耦合,形成干涉进入输出光纤传输。对不同长度的传感器进行实验研究,得出传感臂长度与干涉周期之间的关系。研究了传感器温度响应特性,给出了温度响应灵敏度。实验结果表明,在30～400 ℃温度范围内,长度为35 mm的传感器可以得到较高的温度响应灵敏度,其响应灵敏度为0.115 nm·℃-1。利用傅里叶变换对传感器透射谱进行了分析,可以确定在长度为35 mm的传感器中仅有基模LP₀₁和高阶模LP₀₈两种模式,透射谱就是由这两种模式干涉形成的。该传感器体积小、精度高、抗电磁干扰,具有易于制作、对比度大、质轻、灵敏度高、耐高温等优点。可用于高温气体温度测量及油气井测井等领域的高灵敏度温度传感测量。     

在线滤波技术在光纤马赫-德尔交叉复用器中的应用

为构造出与理想梯形滤波器接近的滤波形状，在单级光纤马赫-德尔交叉复用器的基础上，引入在线滤波技术；通过增加干涉级数和调整2对干涉臂的干涉长度和耦合器的耦合比，实现了逼近宽带陡沿的滤波输出。通过与梯形滤波器傅里叶展开式的比较，计算得到了器件的最佳参数，器件的滤波性能以及温度稳定性相对于单级结构得到了明显提高。根据理论计算，成功制作出通道间隔为50GHz的样品器件。其输出为-0.5dB，带宽大于0.185nm，相邻通道隔离度大于30dB，满足了DWDM系统指标要求。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤扭转传感器

提出一种基于马赫-曾德尔干涉仪的扭转传感器,通过实验进行了验证。干涉仪采用无芯光纤-七芯光纤-无芯光纤的结构,当七芯光纤发生扭转时,中心纤芯和外部纤芯的相位差发生变化,使得其透射光谱随之改变。实验结果表明,随着七芯光纤扭转角度的增加,输出光谱的下陷峰向短波长方向偏移,其传感敏感度为0.33nm/(°),角度最小测量精度为0.15°。所提光纤传感器具有成本低、构造简单、制作简便的优点,可以应用于涉及扭转、旋转等的角度测量领域。     

全光纤密集型波分复用器

分析了全光纤Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ结构的功率谱特性，并利用自行设计的耦合器拉锥设备，研制成功最小波长复用间隔为０．４５ｎｍ的密集型波分复用器。该类器件具有附加损耗低，偏振不灵敏和较好的温度及机械稳定性等特点。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的单个光子操控

分别利用空间和光纤马赫—曾德尔干涉仪对空间和光纤传输中的单个光子的干涉现象进行了研究,干涉对比度可达到90％以上,实现了空间和光纤中的单个光子的路由操控。实验采用脉冲调制加衰减的方法产生单个光子,获得了每个脉冲中只包含0．1个光子的准单光子源。通过改变压电换能器的电压控制马赫—曾德尔干涉仪的单个光子在两个输出端的选择,实现了光子在节点上的路由。采用同步符合检测技术,利用重复频率为1kHz,脉冲宽度为100ns的同步信号对输出信号进行符合,实现了量子效率高于70％,暗计数小于0．2s^-1的单光子高灵敏度检测,观测到了单个光子在相位操控下出射到两个输出端的有序分配现象。验证了基于马赫—曾德尔干涉仪的单个光子路由操控实现的可能性。     

单模光纤窄带波分复用器的研究

由组合波导理论出发，分析了超长耦合器合区光纤间的功率耦合特性以及器件的偏振特性，并提出了研制二段窄波分单模光纤波发复用器的新方法，在研制常规耦合器的工艺基础上，先后研制成功１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ单窗口窄带波分复用器及１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ双窗口等三种复用间隔约１４ｎｍ的窄带波分复用器，其波长隔离度大于２０ｄＢ，具有２～３ｎｍ的带宽，偏振灵敏度小于０．１ｄＢ，附加损耗小于０．５ｄＢ，这些参数     

用统一耦合模理论分析含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性

利用由麦克斯韦方程组直接导出的统一耦合模理论分析各类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性。与以前发表的分析方法不同,对于含布拉格光栅的耦合区域,统一耦合模型理论同时考虑了布拉格光栅和耦合的耦合作用。模拟结果证明它能精确地模拟和解释各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的有关实验现象。     

一种级联马赫-曾德尔滤波器设计的新方法

级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器可实现平顶化的滤波器频谱响应,但是利用传统的传输矩阵法。并不能方便地得到级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器中各耦合器的耦合系数。将级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器与数字信号处理中的有限脉冲响应滤波器进行了类比,并将数字滤波器的设计方法引入到级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器的设计中,将滤波器的传输函数表示成为各耦合器耦合系数的显式函数,同时利用遗传算法,计算了对于给定的滤波器频谱响应,级联马赫—曾德尔干涉仪光滤波器中各耦合器的耦合系数。通过实例证明了利用数字滤波器的设计方法及遗传算法设计级联马赫—曾德尔干涉仪光滤波器,不仅可以得到理想的结果,而且可以提高光滤波器的设计效率。     

克服光纤Mach-Zehnder干涉仪信号衰落的新方法及分析

为了克服光纤Mach-Zehnder干涉仪易受环境因素影响而引起偏置相位漂移从而导致输出信号衰落(波动)的问题,提出一种新的简单方法,即:将干涉仪输出信号分为直流和交流两个分量,通过直流分量的大小来计算交流信号的补偿因子,以达到克服交流信号衰落、稳定检测传感信号的目的在小信号测量情况下,该方法在很大范围内能有效抑制随机温度涨落等因素引起的信号衰落的问题文中对补偿方法的误差和局限性也做了分析和讨论.     

温度和振动对光纤马赫-曾德干涉仪的影响与动态补偿研究

环境温度变化和振动会引起光纤马赫-曾德干涉仪两臂相差随机性变化,致使干涉仪输出不稳定.本文研究了自然条件下外界温度和振动对基于3×3耦合器干涉仪的影响,分析结果表明,温度和振动所引起的干扰主要集中于100Hz以下的低频成分中.为了消除这些干扰,设计了单臂补偿的反馈回路以稳定输出信号,并提出了一种利用象限判决方法来区分反馈正负性的动态补偿方法.实验中利用3×3耦合器3个输出端中其中2个进行光电变换、差分放大等反馈电路后驱动管状压电陶瓷,使缠绕在其上的光纤伸缩,动态补偿干涉仪相差的漂移,稳定干涉仪输出即3×3耦合器第三输出端口的信号.针对自然环境下温度和振动引起的干扰,本文研制了一种稳定的动态补偿装置,能有效抑制160Hz以下的低频干扰,实时补偿干涉仪两臂的相差漂移,干涉仪输出稳定的干涉信号,波动幅度小于5.64%.     

利用马赫-增德尔干涉仪改善光纤激光器输出激光性能的研究

本文设计了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)在实验上改善1.5μm光纤激光器的输出性能,研究了MZI分束镜的反射率以及锁定MZI透过率对抑制激光输出噪声的影响。在MZI运转于最佳状态时,1.5μm光纤激光器的功率稳定性由±0.20%提升至±0.09%,激光的强度噪声在10 kHz^35 kHz分析频率范围内得到了抑制,在分析频率为15 kHz处,强度噪声降低了约8 dB,为制备1.5μm非经典光场提供了优质激光光源。     

利用改进的熔融拉锥法制备单模光纤波分复用器

研究了熔融拉锥光纤型波分复用器制备过程中各相关参量对其最小信道间隔的影响。并根据理论模拟的结论设计了新型的熔融拉锥装置,其中加热装置为有较长均匀加热区域的条形加热炉,使熔融拉锥光纤型波分复用器的耦合长度显著加长,改善了传统拉锥方法对这一类型波分复用器可达到的最小信道间隔的限制,得到了初步实验结果,最小信道间隔达到3.01 nm。