High sensitivity conductivity-temperature-depth sensing based on an optical microfiber coupler combined fiber loop

In order to meet the practical needs of all-fiber conductivity-temperature-depth sensors with high sensitivity,compact structure,and easy packaging,this Letter uses a microfiber coupler combined with fiber loop(MCFL)reflective photonic device to conduct salinity,temperature,and deep sensing experiments.These MCFLs’dynamic range and resolution of salinity,temperature,and depth can meet the requirements of actual marine environment monitoring.This structure opens up a new design idea for the practical research of microfiber coupler-based marine environmental parameter sensors.     

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.     

磁致伸缩材料被覆保偏光纤磁场传感研究

通过直流磁控溅射镀膜,将磁致伸缩材料———铽镝铁被覆在一段去掉保护层的保偏光纤上,得到铽镝铁被覆保偏光纤结构的磁传感单元。采用保偏光纤及保偏光纤器件,建立马赫-曾德尔光纤干涉仪,将铽镝铁被覆保偏光纤结构的磁传感部分接在干涉仪的一臂中间,另一臂中接入保偏光纤绕制的压电陶瓷调制器进行光纤干涉系统的相位控制。该系统通过压电陶瓷调制器将相位控制在正交工作点上,解决了系统的相位衰落;全保偏光纤结构有效控制了系统偏振诱导的信号衰落,实现了系统对信号的稳定检测。实验得到了系统在不同大小直流偏置磁场作用下的磁场响应特性,结果表明,较大直流偏置磁场可使系统响应灵敏度提高约20倍,最小可测的交流磁场信号达到2.2×10-8T。     

干涉型全保偏光纤水听器阵列研制

报道了干涉型全保偏光纤水听器阵列的研究结果。在详细介绍全保偏光纤水听器基元结构和性能基础上,描述了四基元阵列结构和特性,给出了光纤水听器基元相对接收灵敏度的频率响应和阵列指向性的测量结果。同时指出光纤水听器与传统压电换能器在性能指标、信号传输和处理等方面的差异。     

熔锥型单模光纤耦合器的一致性模型

由于熔锥型光纤耦合器几何形状的特殊性,其耦合特性的研究通常是对于不同的区域采用不同的近似模型。构建了一个可以同时对耦合器各个区域耦合特性进行仿真的一致性模型。选取适当的连续函数描述锥形曲线和横截面形状;采用归一化的三角分布和高斯分布的加权叠加实现了模场沿耦合器各区域的连续变化。利用变分法和局部模式理论,推导出了耦合器任意位置处的耦合系数计算公式。该模型考虑了熔融区的纤芯效应,考虑了锥形区的耦合效应,是一个更为精细的理论模型。数值模拟结果显示,该模型可为光纤耦合器和波分复用器的制作提供理论指导。     

Sagnac干涉式光纤水听器传感特性理论研究

从理论上分析了Sagnac光纤水听器传感特性与信号频率、探头传感光纤长度、延时光纤长度之间的关系.分析结果表明,Sagnac光纤水听器对于相同的信号频率,其声压相位灵敏度变化周期仅与探头在Sagnac环中位置有关,延时光纤长度增加,声压相位灵敏度周期随之变短.水听器声压相位灵敏度的幅值仅与传感光纤长度有关,传感光纤长度增加,水听器声压相位灵敏度随之提高.仿真计算验证了理论分析结果,对Sagnac光纤水听器的设计和应用有一定的指导意义.     

全保偏M-Z型光纤磁场传感系统实验研究

报道一种基于全保偏Mach Zender型干涉检测的光纤磁场传感系统。采用TbDyFe磁致伸缩材料,在长度约为10cm的裸保偏光纤上环绕了一层厚度约为2μm的膜,大大提高了磁致伸缩材料与光纤的附着性能,解决了光纤弯曲问题。选用保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器,构成包括传感部分在内的全部保偏的Mach Zender型光纤传感系统,从根本上抑制了系统偏振噪声;利用主动相位补偿法有效地消除了干涉仪系统的相位漂移。对系统的直流偏置和交流磁场响应特性进行了测试。实验结果表明,系统的相位随磁场变化的灵敏度为0.45458rad/mT,可检测的磁场分辨率达到2×10-8T。     

圆芯型边孔光纤双折射的有限元分析

对网芯型边孔光纤固有双折射的研究结果进行了报道。在对边孔光纤固有烈折射的产生机理和计算原理进行研究的基础之上,采用有限元法分析了网芯型边孔光纤的内部应力分布和双折射的大小。研究结果表明圆芯型边孔光纤的几何双折射较小,以应力双折射为主;边孔的存在导致光纤纤芯和包层区域的应力分布发生了较大的变化。文章提出了两边孔的连线方向为边孔光纤的快轴方向．并就不同的边孔结构对光纤双折射的影响进行了研究,发现网芯网孔型边孔光纤的同钉双折射随边孔张角的增加而成指数关系增长．可通过增大边孔半径和减小两孔间距提高边孔光纤的双折射。