飞秒激光逐点法制备光纤布拉格光栅高温传感器阵列

高温传感器在航空航天、核能电力、冶金工业等领域有着重要的研究与应用价值.为了实现光纤布拉格光栅(FBG)在高温传感领域的应用,研究了FBG阵列的制备技术、退火工艺和温度-波长拟合方法.首先,利用飞秒激光逐点法制备波分复用FBG阵列,并采用优化的工艺参数(飞秒激光脉冲能量、光纤移动速度、FBG长度)制备了1510～158...     

Simultaneous Measurement of Transverse Load and Temperature Using a single Long—Period Fibre Grating Element

A single long-period fibre grating (LPFG)element written by focused high-fraequency CO2 laser pulses is demonstrated for simultaneous measurement of transverse load and temperature.Temperature and transverse load can be directly measured by detecting the resonant wavelength shift and the resonant peak amplitude change of the LPFG,respectively,as there are two special circular orientations along the fibre axis where the resonant peak amplitude change of the LPFG has a linear relationship with the load applied and is insensitive to the resonant wavelength shift.Such a sensor could solve the cross-sensitivity problem between transverse load and temperature due to the unique feature of this type of LPFG,i.e. the wavelength-load-sensitivity of the LPFG strongly depends on loading orientations due to the non-uniform distribution of the refractive index on the cross-section of the LPFG caused by the thermal shock effect and other effects of the high-frequency CO2 laser pulses exposure method used.     

基于新型长周期光纤光栅的掺铒光纤放大器

报道了基于高频CO₂激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅的低噪音掺铒光纤放大器,这种新型长周期光纤光栅是用大约几千Hz的高频CO₂激光脉冲对光纤玻璃热冲击作用而形成的.在铒纤中插入一个长周期光纤光栅,会明显减少掺铒光纤放大器的放大自发辐射(ASE)噪音.报道了两种低噪音掺铒光纤放大器,作为前置放大器和线路放大器,它们的ASE噪音指数分别从4.0 dB减少到3.5 dB和从4.8 dB减少到4.3 dB,并且在作为线放时,其小信号增益从30 dB提高到37 dB,降噪及提高增益效应十分显著.     

高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅的方法

在国际上首次提出了高频CO₂激光脉冲写入长周期光纤光栅的方法.该方法与低频CO₂激光脉冲写入法或紫外光等其它写入法相比具有许多独特的优点——效率高、成本低,重复曝光容易、激光加热区域的周期性变化通过扫描振镜的偏振来实现而光纤固定不动,因此特别适合于研制具有特殊用途的新型LPFG.详细分析了单侧CO₂激光入射导致LPFG横截面折射率分布不均匀的形成机理并提出了降低LPFG双折射的方法.     

新型长周期光纤光栅的横向负载特性及其偏振相关性研究

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅谐振波长的横向负载特性具有较强的负载方向相关性,而损耗峰幅值的横向负载特性的方向相关性较弱.不同圆周方向的横向负载对谐振波长偏振相关性的影响差异较大,但对损耗峰幅值偏振相关性的影响差异较小.利用横向负载引起双折射进而导致光栅的光学主轴旋转的相关理论,合理解释了该长周期光纤光栅独特的横向负载特性及其偏振相关性.     

非本征型法布里-珀罗干涉仪光纤布拉格光栅应变温度传感器及其应用

介绍了光纤布拉格光栅非本征型法布里珀罗干涉仪集成复用传感器的结构、应变和温度同时监测的原理 ;观察到光纤布拉格光栅反射谱和非本征型法布里珀罗干涉仪干涉谱间的串扰 ,用 3dB带宽平均波长法减小了该串扰 ,提高了测量精度 ;将该传感器应用于三维编织复合材料的应变及温度同时监测。实验结果表明温度精度为± 1℃ ,应变精度为± 2 0 μ ,可满足实际应用的要求     

高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅及其在光通信中的应用

报道了一种利用频率为几千赫兹的高频CO2激光脉冲的热冲击效应制作长周期光纤光栅的新技术。实验中，作者首次发现这种新型的长周期光纤光栅具有一些独特的光学特性，比如弯曲特性和横向负载特性等，这主要是因为用高频CO2激光脉冲写成的长周期光纤光栅的横截面折射率分布不对称所致。基于这种新型长周期光纤光栅，设计了一种用于减小掺铒光纤放大器噪声系数的ASE噪声滤波器和平坦掺铒光纤放大器增益谱的增益均衡器，此外，还利用这种新型长周期光纤光栅独特的弯曲和压力特性，研究设计了两种用于动态平坦掺铒光纤放大器增益谱的动态增益均衡器。     

基于M-Z光纤干涉仪测量极化聚合物的电光系数

提出了采用Mach Zehnder(M Z)光纤干涉仪的电光聚合物电光系数测量方法,对其测量原理进行了分析,研究了光纤干涉仪的臂长差、样品的插入损耗对系统可见度的影响,讨论了通过合理设置耦合器的耦合系数提高系统测量性能的方法。系统具有较好的稳定性和较高的灵敏度,既适合于聚合物薄膜也适合于聚合物波导的测量,系统干涉可见度为0.86,可分辨的最小相位变化约为6×10-6 rad。该系统可以同时测量2个独立的电光系数γ13和γ33,使用该系统测得一种有机/无机杂化材料ASD/SiO2 TiO2 极化后的电光系数为γ13=0.72±0.01 pm/V和γ33=2.8±0.01 pm/V。     

基于流水线高斯粒子滤波的无人机姿态估计算法及FPGA实现

采用高斯粒子滤波算法进行姿态估计算法设计,将四元数离散方程作为状态方程。算法由采样调节粒子、采样粒子、权值计算、均值协方差计算和Cholesky 5个模块组成。通过采用非标准化权值计算四元数"平均"值和协方差阵,并且改写协方差阵计算公式,实现流水线高斯粒子滤波算法。同时提出了并行化设计方案,利用FPGA剩余资源进一步优化运行速率。给出的简化粒子滤波算法与高斯粒子滤波算法设计不仅可用于无人机姿态估计,对于其他非线性估计问题及应用亦适用。仿真结果表明了本设计的可行性和有效性。     

新型长周期光纤光栅的扭曲特性研究

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅（LPFG）具有独特的扭曲特性：1）扭曲特性具有明硅的扭曲方向相关性——顺时针扭曲时谐振波长发生“红”移，逆时针扭曲时谐振波长发生“蓝”移，无论顺时针还是逆时针扭曲损耗峰幅值都近似线性减小；2）若被扭曲的光纤比被扭曲的长周期光纤光栅长得多，则扭曲时长周期光纤光栅谐振波长和幅值的变化出现周期性的起伏。利用扭曲光栅引起椭圆双折射进而导致偏振态变化的相关理论合理解释了这些独特的扭曲特性。