多波长与横模可切换掺镱光纤激光器的研究

设计并制备了一种具有环形掺镱纤芯的光纤波导结构,并提出了一种基于该环芯掺镱光纤和少模光纤布拉格光栅的多波长与横模可切换光纤激光器。在这种光纤激光器中,只需简单调整腔内的偏振控制器,就可以实现单波长和双波长的激光稳定振荡。当激光器在单波长下工作时,可以切换两种横模输出,包括LP01模和LP11模,两种模式都获得了小于0.08 nm的3 dB窄线宽和大于45 dB的高边模抑制比,中心波长和光强的波动分别为±0.01 nm和±1 dB。试验表明:该环芯掺镱光纤有助于LP11模获得的增益高于LP01模,LP01模式激光的斜率效率为34.34%,而LP11模式激光的斜率效率高达49.09%。该光纤激光器可以在模分复用系统和激光加工等领域发挥重要的作用。

特约主编寄语

建设新型电力系统、加速新能源的利用消纳,是推进电力能源革命和构建清洁低碳、安全高效能源体系的重大举措,也是保障我国能源安全的必然选择。随着新型电力系统建设的日益推进,高电压、大容量的传统电力装备被广泛应用于新型电力系统源、网、荷、储等多个环节中;与此同时,以高功率密度电力电子装备、大容量直流气体绝缘设备等为代表的新型电力装备被大量投入使用,其可能出现的电、热失控给电网运行带来巨大的安全隐患。针对这些新形势、新问题,亟须在构建新型电力系统过程中,增强新、旧电力装备的状态感知与健康评估能力,保障大型清洁能源的集中外送和有效消纳。

基于电流自适应补偿的高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统

针对半导体激光器在实际应用中波长、功率稳定性较差以及控制系统复杂等问题,设计了一套高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统。该系统利用模糊比例-积分-微分控制算法稳定功率,并通过两次正交试验优化算法参数,减小功率超调量,同时提出电流自适应补偿的波长校准算法,提升不同功率下的波长稳定性,解决电流内环反馈时引起的波长和功率交叉影响问题。结果表明,仿真优化后的激光器功率超调量从1.528%降低至0.014%,系统调整次数由21减小至17;测试调制光栅Y分支型激光器60 min内的功率漂移量仅为0.0044 mW,稳定度达到0.0604%,波长漂移量为1.9 pm,稳定度达到1.22×10^(−6)。经校准,激光器的半导体光放大器电流在28~78 mA范围内,波长变化量从23.4 pm减小至2.6 pm。

高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器

文中设计并制备了一种硅凹槽膜片型光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)超声传感器,用于电力设备局部放电检测。采用有限元软件优化设计传感膜片的凹槽参数,与传统圆形膜片相比,硅凹槽膜片的静态灵敏度提升4.09倍且谐振频率基本不变。通过耦合效率修正传统双光束干涉模型,研究F-P腔长对传感器干涉光谱对比度的影响,以提升传感器的声压灵敏度。利用微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)制备硅凹槽膜片,其凹槽直径为829.44μm,厚度为2.09μm,F-P腔长为163.600μm。在谐振频率61.5 kHz处,传感器声压灵敏度可达357.78 mV/Pa,并结合气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)局部放电缺陷模型对传感器性能进行验证。实验结果表明,文中所制备的光纤F-P超声传感器具有声压灵敏度高、实时性好、超声信号检测能力强等优点。

基于知识图谱的高校教学资料管理模型及相关算法研究

随着信息技术的不断发展,教学资料的管理变得越来越重要。传统的教学资料管理方式已经不能满足高校教学的需求,因此需要新的教学资料管理模型和相关算法。知识图谱作为一种新型的知识表示和管理方法,能够很好地解决教学资料管理中的结构化和智能化问题。对此,本文首先阐述了知识图谱的基础,进而分析高校教学资料管理模型设计,在此基础上研究基于知识图谱的高校教学资料管理相关算法,以期为高校教学资料管理提供新的思路和方法。

基于改进经验小波变换的局部放电荧光信号去噪

由于现场环境的复杂性,局部放电(partial discharge,PD)检测伴随着大量噪声干扰,易出现PD漏报与误报现象,影响电力设备后续运维工作。文中采用荧光光纤PD检测法,提出了基于谱峭度和改进经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的自适应PD荧光信号去噪算法。首先利用快速谱峭度图确定荧光信号傅里叶频谱的紧支撑区域边界,随后对含噪荧光信号进行EWT分解并获得荧光信号所在的有用信号分量,最后对有用信号分量采用小波阈值法去除残留噪声,得到去噪后的PD荧光信号。利用该方法对仿真荧光信号进行去噪分析,并将去噪结果与经验模态分解-小波变换(empirical mode decomposition-wavelet transform,EMD-WT)法和EWT法进行对比,结果表明,该方法在信噪比、均方根误差和归一化相关系数等指标方面都有所提升,证明了该方法具有良好的去噪效果。此外,实测信号的去噪结果表明,该方法的降噪率优于EMD-WT法和EWT法,具有较好的噪声抑制能力。

高精度光纤光栅振动解调系统研究与应用

为实现工程系统中对振动信号的检测,提出了一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅(FBG)振动解调系统。解调系统通过色散成像原理获取传感器反射光谱,由所设计的嵌入式单元进行信号处理,并通过专用的上位机解调软件完成数据处理与分析。将系统封装为解调仪器,能实际应用于振动信号的探测。所设计的系统波长解调范围为1525~1570 nm,波长重复性可达±1 pm,分辨率为0.5 pm,可实现8通道复用测量,最高光谱解调速度可达10 kHz。实验结果表明,该FBG振动解调系统能够高精度测量不同频率与幅度的振动信号,最小可探测应变约为0.319με/Hz^(1/2),在结构安全监测等领域具有重要的应用前景。

基于TS-DFT高速光谱解调的FBG温度分布检测

基于时间拉伸-色散傅里叶变换(time-stretch dispersive Fourier transformation,TS-DFT)技术实现了光纤布拉格光栅反射谱高速解调。解调系统由锁模激光器、环行器、色散补偿光纤、参考光栅、传感光栅以及数据采集和处理模块组成。实验得到了传感光栅在不同温度场下的时域映射光谱,通过与光谱仪测量光谱对比,验证了系统高速光谱解调能力,解调速率为51.2 MHz。结合光谱反演算法得到了沿光栅轴向的温度分布,空间分辨率为200µm,实现了传感光栅高速、高空间分辨率温度传感。

光学微瓶谐振腔传感器研究进展

作为光学微腔的一类,回音壁模式微瓶谐振腔可将光限制在极小三维区域振荡,具有高品质因子和低模式体积的特点。此外,其天然的中空通道可与微流控技术相结合,是实现光流传感器的重要平台。文章首先概述微瓶谐振腔的发展历程;然后简述微瓶谐振腔的传感机理,包括模式漂移、模式劈裂和模式展宽;接着对微瓶谐振腔理论模型和制备工艺进行介绍;随后着重阐述空心微瓶谐振腔的传感应用,包括温度传感、压力及超声波传感、生化传感、气体传感、磁场传感、液体属性传感、水凝胶相位传感等;最后对微瓶谐振腔的传感应用进行总结和展望。

特种光纤及器件研究

特种光纤及器件在光纤通信、光纤传感、光纤激光等领域有非常广泛的应用.近年来,上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室将纳米技术与特种光纤及器件相结合,开展了特种纳米半导体掺杂光纤、抗辐射光纤、包层模谐振光纤以及量子点光纤放大器等方面的研究,并探索了它们在宽光谱光放大、特种光纤传感器等方面的应用.

光纤干涉仪的相位压缩原理及在电流传感器中的应用

该文研究了一种新颖的光纤相位压缩技术，对其工作原理进行了分析，导出其数学模型，并通过对高压电流传感器的实验，验证理论的正确性，与普通汉光束干涉仪相比较，其线性范围扩大了数十倍，甚至数百倍，且具有稳定的正交工作状态，能自动补偿光纤固有的双折射以及因环境变化产生的干扰等优点。

电力系统中光电电流互感器研究

电力系统中光电电流测量技术是国内外研究的热点和难点 ,光电电流互感器是未来电力工业电流测量发展的趋势。文中基于传统的电流互感器 ,利用数字调制和光功率推动技术 ,对有源光电电流互感器进行了研究 ;基于法拉第效应 ,利用相位补偿和传感头组装技术 ,研制了块状玻璃式无源光电电流互感器。同时还讨论了几种光电电流互感器的发展状况。

一种新型光纤电流传感器

一种新型光纤电流传感器王廷云孙圣和郑绳楦（哈尔滨工业大学哈尔滨１５０００１）（燕山大学秦皇岛０６６００４）０引言利用单模光纤，基于磁致伸缩效应，不仅能测量磁场，而且也能测量电流，由此建立的电流传感器与法拉第效应建立的电流传感器相比，它结构简单、灵敏...

用Fabry-Perot干涉仪建立的光纤电流传感器

基于磁致伸缩效应,利用Fabry-Perot干涉仪原理,设计了一种光纤电流传感器。该传感器用一根单模光纤既作传感光纤又作参考光纤,从而有效地消除了环境变化和光纤内双折射对传感器的不良影响。文中从理论上分析了传感器的工作原理,推导了数学模型,并用实验进行了验证。由实验可知,此传感器具有抗干扰能力强、稳定性好,精度高等优点。在1～120mA的测量范围内,精度可达0.20％。

用压电陶瓷实现的光纤相位调制理论与实验分析

本文对用ＰＺＴ实现的光纤相位调制理论进行了分析，推导了ＰＺＴ外施电压与相位变化量之间的数学关系式最后。

单模光纤弯曲双折射的研究

分析了单模光纤由弯曲引起的双折射，推导了弯曲双折射的计算公式，并建立了测量弯曲双折射的实验方法和装置。实验结果显示它与理论计算结果有好的吻合。该工作对消除光纤法拉第电流传感器的双折射影响具有很重要的意义。

多路A/D非均匀采样信号的数字谱分析

对多路 A/D采样过程中出现的一类非均匀、非理想采样信号进行了频谱分析 ,得到了此类信号的数字谱表达形式 ,并对非均匀采样周期信号的数字谱进行了深入的研究 ,得到了其数字谱完整的表达形式及其一些重要性质。

光路系统分析法及在法布里─泊罗干涉仪中的应用

以琼斯矩阵和系统理论为基础．提出了一种光路系统分析法．它适用于描述光波矢量、光功率和线性光器件输入输出的静态传递函数．应用该方法建立了光纤法布里─泊罗干涉仪的数学模型．所得结果表明．该方法优于其它方法．从而验证了本方法的正确性和实用性．

无功补偿的电容器最佳配置方法

在考虑网损及电容器损耗的基础上．建立了低压配电系统模型．对电容器补偿问题进行了深入的分析．给出了一种准确实用且经济效益高的低压配电系统电容器配置新方法．通过实例验证了这种方法的正确性．

具有闭环系统的法拉第电流传感器

利用法拉第效应建立了一种偏振结构的电流传感器，它具有闭环反馈系统，从输出端反馈的电流信号驱动偏振调制螺线管产生补偿信号使传感器工作在正交状态，这样就有效地消除了费德尔常数变化给传感器带来的误差．该传感器线性测量范围是：1mA～6．5A。