Calibrating an optical fiber humidity sensor and applying it in real-time monitoring of relative humidity in fresh concrete

A doubly cladding single-mode fiber humidity sensor is fabricated by agarose. The sensor has an insertion loss of -0.08 dB and a power change of -17.83 dB. The responses of the sensor to a relative humidity （RH） range form 30% to 100% at a temperature range form 25 to 34 ~C are validated. The experiments demonstrate that the absorbability of agarose gel to moisture decreases with increasing RH in measured gas. We propose a calibration method that uses lookup tables and construct a corresponding calibration matrix. Using the sensor, we conduct real-time monitoring of RH in fresh concrete during its hardening nrocess.     

百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制

用3只976 nm半导体激光短列阵作为子模块,研制出连续工作的百瓦级高亮度光纤耦合模块。首先,利用光束转换器将每个半导体激光短列阵进行光束整形;然后采用空间复用技术将3个半导体激光短列阵在光参数积小的方向上叠加,并利用倒置伽利略望远镜作为扩束器进一步压缩发散角;最后利用优化结构的透镜组将激光聚焦到芯径200 μm,数值孔径为0.22的光纤中。测量结果显示:聚焦后激光的发散角为24.8°,焦平面的光斑尺寸为175.2 μm;耦合后测量光纤出光功率可达107 W,对应亮度为2.23 MW/(cm²·sr),达到了国内利用列阵进行光纤耦合的领先水平;在工作电流为52.5 A时,电光转换效率为43.1%,远高于全固态等激光器;最后测量本模块在不同驱动电流时的光谱,并以此计算出模块的热阻为1.29 K/W,说明它的散热性能良好。结果表明,本光纤耦合模块适合应用于泵浦光纤激光器、医疗和激光加工等领域。     

光纤耦合数码系统传像特性

建立了光纤传像元件与光电阵列器件的匹配耦合模型,引入变动因子反映像素光纤排列的不确定性,进行了光纤耦合传像特性的仿真研究.针对9×9 μm2光敏元的阵列器件,分析了光纤传像元件结构参数变化对系统分辨率的影响,在光纤直径约为光敏元尺寸1/3时获得了相对经济合理的匹配结构,表明光纤耦合数码系统设计时必须考虑优化匹配问题.仿真结果还解释了系统的图像输出存在条纹和局部结构背景的原因,给出了相应的数值分析方法.     

差动式光纤微小角度传感器

采用双面反射调制技术,设计了双光纤差动式光纤微小角度传感器.动态范图±10’,分辨率1",精度可达3".可用于各种非接触微小角度的测量场合.     

基于单光纤对模型的光纤束调制函数的建模与仿真

基于单光纤对光强调制特性的函数表达式,建立了双束型光纤束的调制函数,并引入一个虚拟轴间距参量,建立了随机型光纤束的光强调制函数.同时又在视内圈光纤束为单根粗光纤的情况下,建立了同轴I型和同轴型光纤束的光调制函数.在随机型和同轴型光纤束模型的基础上建立了双圈型(DC)和同轴随机型(C-R)光纤束的光调制系数.最后对上述光纤束的调制特性函数进行了计算机仿真实验.     

光纤表面自组装胶体晶体微结构的实验研究

利用自组装方法在普通单模光纤裸纤表面生长胶体晶体,采用自组装方法制备了一种新型的三维光子晶体微结构光纤。将单分散度小于2％的二氧化硅胶体微球超声分散于乙醇溶液,通过垂直沉积法在表面经湿法腐蚀处理的裸光纤表面组装胶体晶体。采用SEM对样品进行表征,胶体样品表面为六角密排列,晶体呈FCC结构,其（111）晶面平行于光纤表面。当微球直径远小于光纤直径时,在60℃温度下制备的胶体样品有较好的质量。     

应用于2.1μm激光的Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤研究

采用棒管法制备了低羟基含量的Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤。当使用波长为1 560 nm的激光器泵浦Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺光纤时,处于Tm~(3+)基态3H6的电子被激发至3F4能级,进一步通过Tm~(3+)和Ho~(3+)间的能量传递过程3F4→3H6(Tm~(3+)):5I8→5I7(Ho~(3+))(能量失配为745 cm-1)布居Ho~(3+)的5I7能级,5I7能级上的电子向5I8能级跃迁发射出2.1μm的光。使用1 560 nm光纤激光器作为泵浦源,18 cm长的Tm~(3+)/Ho~(3+)氟碲酸盐微结构光纤作为增益介质,获得了波长为2 063 nm的激光输出。所得激光的斜率效率为12.9%,激光阈值为163 m W,未饱和的最大输出功率为40 m W。研究结果表明,Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤可用于制作2.1μm光纤激光器。     

光纤臂长差对马赫-曾德尔型光纤陀螺的影响

介绍了基于马赫-曾德尔干涉原理和萨格奈克(Sagnac)效应的马赫-曾德尔型光纤陀螺(MZ型光纤陀螺)的工作原理.在此基础上,分析了两光纤臂长差对光纤陀螺零位漂移和温度稳定性的影响,指出臂长差的存在是影响MZ型光纤陀螺系统稳定性和灵敏度的最主要因素.     

全固态卤化银光子晶体光纤传输特性研究

设计了一种全固态六角晶格卤化银光子晶体光纤,光纤由 AgBr 基底和 AgCl 低折射率介质柱构成。运用全矢量有限元法研究了光子晶体光纤包层层数、占空比和晶格常数等结构参数对光纤有效折射率、损耗以及色散等传输特性的影响。经过参数优化,当包层层数为6,占空比为0．455,晶格常数为110μm 时,卤化银光子晶体光纤在10．6μm 处的泄露损耗仅为0．0195 dB ／km,同时在4～14．5μm 中红外波段,色散值在0．3～0．7 ps／（nm·km）之间波动,展示出了极为优良的近零超平坦色散特性和低损耗特性。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题解决方案

光纤光栅传感器温度和应变的交叉敏感问题是光纤传感研究的重点和难点。介绍交叉敏感产生的物理机理,然后从双波长矩阵法、双参量矩阵法和温度(应变)补偿法3种基本思想出发,介绍交叉敏感的解决办法,并分析各种方法的优缺点,以便于能够针对不同的应用环境选择最优的解决办法。