折射率不敏感的级联型单模-少模-单模光纤温度传感器

提出了一种折射率不敏感的级联型单模-少模-单模光纤温度传感器。在制作传感器的过程中,设置熔接电流为100 mA,通过将少模光纤与单模光纤进行无错位熔接,以激发稳定的传输模式,形成光纤马赫-曾德尔干涉仪。由于外界环境的改变会引起少模光纤中不同模式之间相位差的改变,从而导致干涉条纹的漂移,因此通过检测干涉条纹的漂移量就可以实现待测参数的检测。少模光纤可以传输LP₀₁,LP₁₁,LP₂₁,LP₀₂共四种模式的光。实验中对长度为81.5 mm的传感器光谱进行分析可知,发生干涉的两个模式主要是LP₀₁模和LP₁₁模。利用该长度的级联型单模-少模-单模光纤传感器进行折射率和温度传感实验,结果表明,随着传感器温度不断的增加,其传输光谱出现了明显的蓝移现象,在27.6~93.8 ℃的温度变化范围内,灵敏度高达-85.9 pm·℃-1,且具有较好的线性度;在甘油折射率为1.347 1~1.443 9变化范围内,其传输光谱没有出现明显的漂移现象,灵敏度仅为3.697 34 nm·RIU-1,具有折射率不敏感特性。因此,相对于传统的包层模干涉型与多模干涉型光纤传感器,所提出的基于FMF的传感器更易于实现对传输模式的控制与分析,且具有结构简单、易于制备、灵敏度高等优点,能够避免温度与折射率同测的交叉敏感问题,可用于电力系统、生物医学、航空航天等领域的温度检测。     

油料池火焰红外光谱特性分析研究

油罐池火燃烧污染强度大、范围广,航天遥感可成为实时动态监测油罐池火灾污染的新途径。航天遥感监测以目标光谱特性分析为基础,针对油料池火焰光谱特性研究不足的现状,通过构建全火焰红外测试系统,在室外开放空间条件下对多种油料及混合油料池火焰光谱,其他可燃物火焰的发射光谱进行了测试分析研究,光谱范围1~14 μm。结果表明：92#汽油、95#汽油、0#柴油、航空煤油、润滑油池火焰的光谱曲线特征相似,在特定的波长处存在特征发射峰,在1.1,2.4,2.8及6.3 μm附近存在H₂O特征发射峰,在4.2及4.5 μm附近存在CO₂发射峰,在3.4 μm处存在C—H伸缩振动发射峰,6.3 μm后各光谱曲线无明显特征峰。92#汽油与0#柴油以不同比例混合的池火焰光谱与各油料池火焰光谱相比也无明显差别。92#汽油池火焰光谱与木柴及纸张火焰光谱相比,在3.4 μm处存在特征发射峰;酒精火焰光谱虽然在3.4 μm附近也有类似辐射发射,但辐射强度与4.5 μm处CO₂的辐射强度之比远低于92#汽油池火焰光谱在此两波段处辐射强度之比;蜂窝煤火焰光谱近似灰体辐射光谱。各燃料火焰光谱的差异主要由燃料的化学组成及燃烧反应机理的差异决定的。对92#汽油池火焰连续区、间歇区及烟气区的光谱特性进行了比较分析,结果表明3.4 μm处的C—H伸缩振动峰只存在于连续区,证明了该发射峰是参与燃烧化学反应的油气产生的,该结果与油料池火燃烧反应机理吻合。实验结论对基于光谱特性分析的油料池火焰遥感识别具有重要借鉴意义。     

Theoretical simulation of a polarization splitter based on dual-core soft glass PCF with micron-scale gold wire

A polarization splitter based on dual-core soft glass photonic crystal fiber(PCF) filled with micron-scale gold wire is proposed. The characteristics of the polarization splitter are studied by changing the structural parameters of the PCF and the diameter of the gold wire with the finite element method(FEM). The simulation results reveal that the coupling length ratio of the soft glass-based PCF is close to 2 and the corresponding curve is more flat than that of the silica-based PCF.The broadband bandwidth is 226 nm in which the extinction ratio is lower than-20 d B by the soft glass-based PCF, i.e.,from 1465 nm to 1691 nm which is competitive in the reported polarization splitters, and the bandwidth is just 32 nm by the silica-based PCF. The insertion loss by our polarization splitter is just 0.00248 d B and 0.43 d B at the wavelength of 1.47 μm and 1.55 μm. The birefringence is obviously increased and the coupling length is decreased by filling gold wire into the soft glass-based or the silica-based PCF. Also the birefringence based on the silica-based PCF is much larger than that based on the soft glass-based PCF whether or not the gold wire is introduced. The fabrication tolerance of the polarization splitter is also considered by changing the structural parameters. The polarization splitter possesses broad bandwidth, low insertion loss, simple structure and high fabrication tolerance.     

于改进UGF算法的线性拓扑WSN系统可靠性评估

提出了面向感知数据融合的通用发生函数(UGF)改进算法,并使用该算法对线性拓扑结构的无线传感网络(WSN)可靠性进行了评估。首先对PEGASIS协议下WSN的线性拓扑结构及数据传输过程进行抽象,建立了双向连续k/n:F系统模型。然后根据WSN感知数据传输及融合方式,在改进算法中重新定义了传感节点的UGF表达式和组合算子。最后对双向连续k/n:F模型进行单向化分解,根据得到的单向模型可靠性推导出双向模型的可靠性表达式。通过具体实例对提出的改进算法进行了验证,计算结果显示改进的算法可有效解决传感网络线性拓扑结构可靠性评估问题。     

非接触式颜色测量参数的最优化研究

颜色测量设备获取的光谱数据或色度数据应能够真实客观的表征物体的颜色信息。针对不能直接与测量仪器接触的测量目标,需要采用非接触式颜色测量方法获取其颜色信息。根据光谱辐射度理论分析可知,非接触式颜色测量过程中照明距离、测量距离及曝光时间的变化对测量结果有较大影响,而已有研究成果中并未深入研究测量参数的变化对测量结果的影响。为了在非接触式颜色测量过程中得到准确的结果,提出了一种基于正交试验的非接触式颜色测量参数的最优化方法。实验通过光谱辐射度计(PhotoResearch705, Photo Research 公司, 美国)获取不同参数组合条件下标准色卡(GretagMacbeth ColorChecker Rendition Chart)的颜色信息,结合极差分析法和方差分析法,实验结果显示测量值与标准值的色差CIEDE2000最小为0.878 8ΔE,最大为1.543 1ΔE,表明该方法能有效的选取最佳参数组合,并能分析各参数对测量结果影响的大小。     

T型光声池低温性能的研究与应用

通过对T型光声池内模式分布、温度分布以及边界条件的分析,建立了共振频率与温度关系的数学模型。分析了品质因子温度的关系及其影响因素。在-100～0 ℃范围内对光声池的温度稳定性、共振频率、系统灵敏度进行了测量和分析,结果表明,共振频率随温度的降低而减小,系统的灵敏度受温度影响较小。在-100～0 ℃范围内对不同浓度CO₂探测的最小浓度范围为3.2～5.2 mg·m-3,说明该系统可用于痕量气体探测;克服了麦克风低温下灵敏度降低的问题,为低温下进行痕量气体探测提供了一种新的研究方法。     

法拉第调制技术在微小旋转角检测中的应用

在外磁场中的碱金属原子蒸汽在光泵浦的作用下变成非线性介质,线偏振光经过这种介质时会变成椭圆偏振光,且椭偏光的主轴相对于入射偏振光的偏振面会产生一个微小的旋转。分析了碱金属原子能级结构和在光泵浦下产生的二向色性及其对探测偏振激光的偏振面旋转情况,并介绍了法拉第调制技术对这种旋转的测量方法,得到探测光强与旋转角的关系表达式,可以实现10^-7 rad量级的小角度检测。