应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变。

光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题分析

解决应变、温度的交叉敏感 ,实现应变、温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题 .文章从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器 .

光纤偏振模色散抑制技术进展

介绍了几种主要的偏振模色散抑制技术的最新进展 ,对比了其各自的优缺点 ,并展望了这几种主流技术未来的发展前景。

基于多模光纤散斑的压缩感知在光学图像加密中的应用

为了安全高效地对图像信息进行传输,提出了一种新颖的基于多模光纤散斑的压缩感知结合双随机相位编码的光学图像加密方法.多模光纤产生的光斑作为压缩感知的测量矩阵,完成对图像的第一次压缩和加密,并且充当第一级密钥;再利用双随机相位编码技术进行第二次加密,实现对图像的完整加密过程,随机相位掩模板充当第二级密钥,解密过程与此相反.通过将光斑测量矩阵与用于压缩感知的常用随机测量矩阵进行对比研究后发现,使用光斑测量矩阵解密后的图像质量更好,而且相比于其他随机测量矩阵在硬件实现上的复杂性与高成本,光斑矩阵可以很容易地通过简单的光学器件来获得,且可以利用工作波长的改变来进行变换,也即第一级密钥非常容易变换.同时经研究表明,本文方法可以有效抵抗统计分析、噪声干扰和剪切等攻击,且对密钥敏感性高,具有良好的鲁棒性和安全性.因此,本文提出的这种基于光斑矩阵的压缩感知与双随机相位编码结合起来的加密方法,可以获得良好的加密效果与极大的密钥空间,并且易于在光学领域整合.

长周期光纤光栅中基模到辐射模耦合的数值分析

我们根据耦合模理论和辐射模式理论针对长周期光纤光栅环境折射率高于包层折射率的情况建立了完整模型 ,并提出了一种新的数值方法求解辐射模耦合方程组 ,定量的分析了长周期光纤光栅中基模到辐射模的耦合特性 ,并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随环境折射率的变化规律 ,与实验结果符合的很好 .这种方法可以很容易推广到短周期布喇格光纤光栅的情况 .

长周期光纤光栅特性的理论及实验研究

从耦合模理论出发 ,推导出长周期光纤光栅谐振波长 ,透射谱峰值及带宽的表达式 ,并进一步分析了在不同写入条件下对长周期光栅特性参数的影响。在此基础上提出了一种制作不同特性长周期光栅的方法 ,利用这种方法我们获得了 35 nm带宽内增益波动± 0 .6 d B的平坦化 EDFA。

40Gbps NRZ在基于宽带CFBG色散补偿的G.652光纤中无电中继传输500km

在基于宽带CFBG色散补偿的G.652光纤中,40Gbps NRZ码无电中继传输500km,在误码率BER=10-10下的功率代价约为2.2dB,积累1h的误码率为7.3×10-12。传输系统中采用的CFBG的3dB带宽约为1.2nm,中心波长处时延纹波小于25ps,反射谱纹波小于2dB,差分群时延小于1ps。传输时采用低成本的温控法取代昂贵的电路评估版稳定LiNbO3调制器的直流偏置点,实验效果显著。

高非线性光纤正常色散区脉冲尾部非频移分量演化

基于广义非线性薛定谔方程(对皮秒双曲正割光脉冲在高非线性光纤(highly nonlinear fiber, HNLF)正常色散区传输时尾部非频移分量的演化情况进行了理论研究.研究结果表明:交叉相位调制(cross-phase modulation, XPM)和受激拉曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)在其演化过程中起主导作用,而三阶色散对其直接影响较小.在XPM效应的作用下,处于脉冲前沿和后沿尾部的非频移分量逐渐减弱,其光谱分别发生红移和蓝移,这一过程具有对称性;SRS会加速前沿尾部非频移分量的减弱过程,而减缓后沿的减弱过程,这一现象在脉冲峰值功率较高时更为明显.从脉冲尾部非频移分量演化角度分析了啁啾脉冲在HNLF正常色散区的光谱和波形特性.

40Gb/s光通信系统中光域偏振模色散补偿的实验研究

在 4 0Gb s归零码 (RZ)大PolarizationModeDispersion(PMD)光通信系统中 ,采用两级四自由度光域PMD(偏振模色散 )补偿器 ,以信号的DOP(偏振度 )为反馈信号 ,利用自适应优化算法 ,实现了一阶及高阶PMD动态自适应补偿 .最大一阶PMD补偿能力为 35ps ,二阶PMD补偿能力为 2 0 0ps2 ,PMD动态自适应补偿器的优化补偿时间小于1 0ms.

基于FFT和迭代插值的改进型超分辨算法

基于单快拍的快速迭代插值DOA(Direction of Arrival)估计方法,有效地消除了频谱泄漏,实现了多源DOA的无偏估计。但是该算法需要提前确定信源的个数,且运算量大,因此在工程应用中受限。本文提出一种新方案,利用传统角度域FFT提供粗略角度估计,然后通过迭代插值法细化角度,最终基于对消残差功率和信息论准则进行信源个数估计。该方案无需预知信源个数,且文中提出的基于残差变化率的收敛策略大大减少了细化估计的迭代次数,从而有效地降低了原算法的计算量。通过仿真结果验证了该方案的有效性,在估计精度及分辨率方面性能接近快速迭代插值波束形成算法,优于子空间类算法。

相干光通信系统载波相位估计算法性能分析

在相干光通信系统中,激光器相位噪声导致信号在复平面发生旋转,因此在接收端需要对信号进行载波相位估计和恢复。文中主要对当前载波相位估计算法特性进行比较研究。介绍了两种经典算法Viterbi&Viterbi算法和盲相位搜索(BPS)算法的基本原理,总结了六种二阶级联相位噪声估计算法。比较八种载波相位估计算法的硬件复杂度及线宽容忍度,并评估了这八种载波相位估计算法在16QAM系统中的性能。

高非线性光纤正常色散区皮秒脉冲泵浦产生的超连续谱平坦性

数值仿真研究了双曲正割、高斯(m=1)、超高斯脉冲(m=5)形皮秒脉冲泵浦在高非线性光纤正常色散区中时频域演化特性.计算结果表明,在峰值功率、泵浦光纤参数相同的条件下,泵浦脉冲前(后)沿陡峭程度影响频谱展宽宽度,脉冲前后沿越陡峭,生成的超连续谱带宽越宽;脉冲前(后)沿的拖尾部影响展宽频谱的平坦性,脉冲前后沿拖尾越小,生成的超连续谱频带平坦度越高.泵浦脉冲中是否含有啁啾对生成的超连续谱的带宽和平坦性影响微弱.脉冲前(后)沿拖尾小或者陡峭的脉冲在高非线性光纤正常色散区可以产生带宽平坦的超连续谱.

4×10Gb/s OTDM复用与解复用结构优化技术研究

基于40Gb/sOTDM复用结构,利用电吸收调制器(EAM)及时钟提取模块组成的解复用模型,实现了10GHz时钟分量的提取和信号的解复用。针对OTDM复用后信号的非等幅现象以及对应频谱中含有10GHz、20GHz等其他频谱分量的情况,进行了仿真分析及讨论。同时通过实验对不同的时钟提取与解复用结构提取出的时钟信号的质量进行了对比,优化了解复用结构,得到了抖动更小的帧时钟信号。

一种基于偏振调制器-Sagnac环结构的线性下变频光载无线链路

为了抑制下变频光载无线(Radio-Over-Fiber,ROF)链路中的三阶交调失真,提出一种基于偏振调制器(Polarization Modulator,Pol M)-Sagnac环结构的线性下变频光载无线链路。理论阐述了这种结构的调制方式和工作原理,对基于该结构的下变频光载无线链路性能进行了仿真分析。结果表明,通过最优化三个偏振控制器(Polarization Controller,PC)的参数以及偏振器(Polarizer)与PBS主轴的角度,这种技术可以达到最佳链路增益,同时系统的无杂散寄生动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)达到127.4 d B·Hz2/3。

几种因素对色散管理孤子传输的影响

通过数值仿真研究了光脉冲的初始参数波动和脉冲对的间距等因素对小色散管理强度的孤子传输演变的影响。研究发现色散管理孤子对相对于初始状态总是走离,而且走离的程度与该孤子对的间隔有关;色散管理孤子的演进对光脉冲的初始脉宽波动比对其他初始参数敏感,所以设计此类系统时应首先确定初始脉宽。

基于FFT和波束空间MUSIC的快速超分辨算法

MUSIC (Multiple Signal Classification)算法具有优良的估计精度和高分辨率,但是存在运算复杂、抗噪声性能差、无法对相干信号解相干等问题,因此难以广泛应用。文中将空域FFT测角融合到波束域MUSIC中,通过对阵列信号进行波束变换降低数据维度,结合空域FFT提供的先验信息为角度谱的峰值搜索提供搜索范围,从而有效地避免了角度谱中的栅瓣干扰、全谱搜索。该方案能够对单快拍数据进行快速角度估计,在降低传统超分辨方法运算量的同时,可以获得更稳健的性能。仿真结果表明,该方案的测角性能优于MUSIC算法,运算复杂度低于MUSIC算法,验证了该方案的有效性和优越性。

光纤干涉传感器相位生成载波解调算法研究

为了解决传统的相位生成载波解调算法中由调制深度漂移引起的解调结果失真现象,采用微分交叉相除的信号解调方法进行了相关的理论分析及仿真验证,得到了一种不受调制深度限制的高性能相位生成载波解调方案。结果表明,在采用不同幅值和频率的待测信号进行仿真时,改进算法的解调性能始终十分优异;且当调制深度的值为典型值2.63rad和2.37rad以及非典型值1.5rad和3.0rad时,使用该算法得到的解调信号都没有发生失真;同时,当调制深度在0.5rad~3.5rad范围内变化时,与传统解调算法相比,改进算法中解调信号的幅值始终与待测信号保持一致,且高次谐波分量始终非常小。该研究解决了传统解调算法中调制深度变化带来的失真现象,为光纤干涉型传感系统的解调方案提供了参考。

160Gbps光通信系统中光纤准直器的基准插入损耗与功率代价研究

在几何光学和高斯光束传输理论的基础上,运用矩阵光学原理与高斯光束耦合理论,分析了基于自聚焦透镜光纤准直器引入高速光通信系统的基本插入损耗、回波损耗等特性,并采用光纤衰减基准测试方法对理论计算进行了实验验证.在160 Gbps光通信系统中分析了该器件对系统传输性能的影响,对误码率曲线进行了测试对比,讨论了光纤准直器增大系统功率代价的原因.

光纤通信系统中PMD值的动态测试

本文实现了光纤通信系统中偏振模色散(PMD)值的动态测试方法,采用1∶4偏振分束器,分成4路不同偏振光信号,然后利用起偏器和1/4一波片将信号光分别转化成4个不同的偏振态(SOP),最后利用探测器件将4路光信号光电转换为相应4个电压V1、V2、V3和V4,其大小分别对应4个偏振态方向的功率大小,得到信号的偏振度(DOP),利用DOP与DGD之间的相关性,即可监测线路PMD的变化情况。采用PMD仿真器和HP8509B偏振态分析仪对PMD值的动态测试方法的正确性进行了验证,两者对比分析,得到动态测试方法最大测量误差小于2%。利用DOP作为反馈信号,将其提供给DSP和FPGA构成的控制单元部分,实现了PMD的动态自适应补偿,PMD补偿结果由信号眼图实时观测。

10Gb/s无线光通信传输系统的实验研究

无线光通信(FSO)是光纤通信和无线通信相结合的产物。通过实验分析了一单信道10Gb/s在大气中传输37m、零误码时功率代价为2.4dB的无线光通信系统,并从实验和仿真两方面论证了37m大气信道对空间高斯光束的影响,但由于实验条件限制未对湍流的影响进行补偿。