光纤陀螺用集成光收发模块耦合移位对耦合损耗和平均波长的影响研究

集成光收发模块作为集成化光纤陀螺的关键器件之一,能够实现光源、探测器和耦合器等功能,其光路的耦合移位会显著影响光路耦合效率和平均波长,从而影响陀螺的零偏和标度因数等性能。文章对空间光路进行理论建模,使用重叠积分法计算耦合效率;使用Beamprop方法进行仿真分析,得到不同耦合位移下的耦合损耗以及平均波长漂移;最后通过对比实验对理论和仿真情况进行了验证。结果表明,耦合损耗受y轴方向耦合移位的影响最大,平均波长漂移受z轴方向耦合移位的影响最大,并给出了不同耦合损耗下的平均波长漂移,为集成光收发模块的光路耦合及优化工作提供参考。

间接耦合机械结构之间的耦合损耗因子

本文利用双端口法推导了强耦合或相互处于振动波近场范围内的机械结构中间接耦合结构之间的耦合损耗因子的计算公式。用考虑了间接耦合损耗因子的修正统计能量分析的能量平衡方程预测了转动机械结构响应，预测结果与实验测量结果之间的一致性优于用经典统计能量分析法预测的振动响应。

漏泄同轴电缆耦合损耗的计算

利用圆柱坐标系中的第二类并矢格林函数求解了漏泄同轴电缆附近的场分布，并进而求解了漏泄同轴电缆的耦合损耗。本文中的计算方法可以有效地计算出漏泄同轴电缆的结构变化时电缆辐射场分布的变化以及电缆耦合损耗的变化。

几种线连接耦合损耗因子的计算

根据直线连接耦合损耗因子的计算理论,推导出了折线连接、弧线连接、任意曲线连接耦合损耗因子的计算公式。通过数值仿真,建立了直线连接、折线连接、弧线连接和任意曲线连接耦合系统模型,并对这4种形式连接的耦合损耗因子进行了数值计算。建立了轿车统计能量分析模型,并对轿车各个相邻子系统进行耦合,算出了轿车各子系统间线连接耦合损耗因子。

直接和间接耦合损耗因子的计算方法

本文利用双端口法推导了分别用结构平均导纳和经典统计能量分析参数表示直接和间接耦合损耗因子的两种计算公式，并推导了功率流互易性关系。所得结论既可用于弱耦合条件，又可用于强耦合条件。最后，通过实验验证了理论的正确性。

非保守耦合系统的耦合损耗因子

研究利用子结构的导纳计算非保守耦合系统的耦合损耗因子的方法。首先，利用经典保守耦合系统统计能量分析能量平衡方程的形式，推导了非保守耦合系统中耦合损耗因子与结构振动能量比的关系；然后，给出了利用子结构的导纳计算结构振动能量比的方法；最后，实验测量了非保守耦合系统的耦会损耗因子，并与理论预测值比较。结果表明，理论预测和实验测量结果的一致性很好。

光纤激光器反馈耦合损耗分析

将双包层光纤基模LP01模近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加,前六阶的拉盖尔-高斯光束包含了LP01模能量的99.99%.利用拉盖尔-高斯光束的传输特性计算了腔镜分别为球面镜和透镜加平面反射镜时的反馈耦合损耗.结果表明,腔镜为球面镜时,只有当球面镜和到达球面镜光束的曲率半径匹配时才能获得最小的耦合损耗,特别是当平面镜紧贴光纤端面时,耦合损耗为0;当腔镜为透镜加平面反射镜时,将平面镜放置在透镜焦平面时获得最小反馈耦合损耗为0.25%.

Dove棱镜的加工误差对耦合损耗的影响

平行光束经过有加工误差的Dove棱镜后,在出射面往往会发生角度倾斜和离轴偏差,从而导致利用Dove棱镜制成的光纤旋转连接器的传输耦合损耗增大。对于Dove棱镜的加工误差在耦合损耗方面的影响,本文利用光线追迹的方法对其进行了理论及模拟分析。分析结果显示,由于加工误差带来的耦合损耗随着Dove棱镜的底角误差及其锥体角误差的增加而增大。而后依据理论结果及光纤旋转连接器的需求,设计加工了5块Dove棱镜,测量了其耦合损耗,并对实验测量值进行了修正,进一步验证了理论的正确性。

泄漏同轴电缆耦合损耗影响因素

通过对泄漏同轴电缆外导体开缝处电场的柱面傅里叶变换,求出了标准半波长偶极天线接收的开缝辐射场,然后得到了天线的接收功率.由耦合损耗的定义求得不同的缝隙角度、缝隙周期和频率时的耦合损耗,分别讨论了各因素对耦合损耗的影响,为设计不同耦合损耗的泄漏同轴电缆提供了理论依据.

光子晶体光纤与普通单模光纤之间耦合损耗的理论分析

利用有效折射率模型对光子晶体光纤与普通单模光纤的耦合损耗进行了理论分析,得到了耦合损耗与光子晶体光纤结构参量、波长之间的依赖关系,确定了取得最优耦合的光子晶体光纤的结构参量。

爆磁压缩发生器的耦合损耗因子研究

小型爆磁压缩发生器击穿、跳匝、接触磁通损失及电阻损耗现象难以避免,其中磁通损耗和电阻损耗对未知结构发生器的影响不是线性的,使得发生器的运行结果难以预测。以一种解耦的爆磁压缩发生器运行模型为研究对象,提出了磁通损耗项和电阻损耗项的耦合损耗因子解析式,并给出了明确的物理意义。与实验数据对比表明:考虑了上述损耗因子的模型可以预测未知结构发生器的运行结果且与实验结果吻合较好。

钢铝结构连接耦合损耗因子计算方法研究

统计能量法已广泛用于解决高频振动与噪声问题,耦合损耗因子是其关键参数之一。研究基于统计能量法、有限元法和功率输入法,提出一种钢铝连接耦合损耗因子数值计算方法,并运用MATLAB编写了计算软件。通过对含过渡接头的T型连接结构进行数值和实验研究,验证了该法的可靠性。这对提高钢铝混合结构的噪声预报精度及指导其结构声学设计具有重要意义。

光纤-波导五维对接误差对耦合损耗的影响

扩钛铌酸锂电光波导调制器在光纤通信的信息处理中有着重要的应用 ,而光纤与波导的耦合是调制器封装中关键的一步 ,它直接影响调制器的插入损耗。迄今为止 ,对于直接对接耦合法只给出了三维的分析结果 ,本文利用复数高斯积分法给出了五维分析的曲线 ,对对接耦合提出了定量要求。

基于DFM/FEM铝蜂窝夹层结构耦合损耗因子预测

在使用统计能量分析对复杂的蜂窝夹层结构进行高频动力学响应预示的关键环节之一在于准确估算耦合损耗因子。研究应用对偶模态/有限元法(DFM/FEM)估算铝蜂窝夹层结构之间的耦合损耗因子,通过算例对该方法进行仿真验证,结果表明,该方法可行且高效准确。最后对L型耦合铝蜂窝夹层板结构进行振动实验,并使用功率输入法辨识试件间的耦合损耗因子,比较功率输入和和对偶模态/有限元法结果,两者一致性好,进一步验证了对偶模态/有限元法估算铝蜂窝夹层板系统耦合损耗因子的可行性,扩展了统计能量分析在复杂结构上的应用。

基于有限元能量流模型的复杂耦合结构中低频段耦合损耗因子的计算

有限元能量流模型在随机宽带激励下,得到各子系统的空间及频域平均的能量,将其代入能量平衡方程,得到了柔性体之间的间接耦合损耗因子。与传统有限元模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算效率更高;与传统统计能量分析模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算精度更加可信。最后,该方法通过试验得到了验证。

管内电缆导体绞缆序列比对耦合损耗作用的优化计算

建造中的国际热核试验堆以及国内准备建设的聚变工程实验堆上的管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC),将运行在快速励磁的大电流复杂磁场中,这使得中心螺线管线圈(central solenoid,CS)上的CICC导体会受到约12 T磁场的冲击。因此,现有的CICC已采用铌三锡(Nb3Sn)导体,Nb3Sn导体应变敏感性不仅导致电缆临界性能的退化,而且导体中各级绞缆扭距序列对耦合损耗影响很大。为此,对目前ITER项目建议的CS磁体上多种导体的绞缆结构,开展了不同扭距序列对耦合损耗作用的探索。研究分析显示:扭距长度不是决定多级绞缆CICC导体耦合损耗数量大小的唯一因素;当导体中各级绞缆的扭距序列比接近1时,耦合损耗会极大减小。测试数据与数值模拟结果对比分析表明:通过合理选择扭距序列比可以优化计算CICC导体的耦合损耗。

平板与周期加筋阻尼板间耦合损耗因子的研究

耦合损耗因子是统计能量分析中唯一用于表征耦合系统间能量交换的重要参数 ,本文在波传递理论的基础上 ,分析了周期加筋阻尼板的波传播特性 :即对于周期加筋阻尼板无论是在波的传播域 ,还是在波的衰减域都同时有能量传播和能量损耗。计算中计及加强筋宽度对变形协调条件的影响 ,使周期加筋板波的传播域扩大 ,衰减域缩小。结合统计能量分析法 ,讨论了加强筋宽度、材料阻尼对耦合损耗因子的影响 ,得到了增加加筋板的阻尼损耗因子 ,使平板至加筋板的耦合损耗因子增大的结论。

非保守耦合结构间耦合损耗因子的计算

耦合损耗因子是表征耦合系统间能量传递特征的重要参数。本文应用统计能量分析理论,分析和研究了点和线非保守耦合平行板系统,给出了两种耦合情况下耦合损耗因子的计算公式。当耦合为保守情况时,公式可以简化,这些简化公式与[1]中计算同一类型保守耦合损耗因子的公式完全一致。已经进行了一系列实验验证,实验测量数据与理论计算结果吻合较好,其误差在3dB以内。

射频板条CO_2激光器波导耦合损耗的理论研究

本文利用一维自由空间模展开法计算了射频板条CO2激光器中金属板条波导的耦会损耗．发现波导耦合损耗与激光器谐振腔镜的配置方式密切相关，经分析找到一种可以获得最小耦合损耗的设计方案．

接触电阻和扭距序列作用下CICC耦合损耗模型

国际热核试验反应堆ITER和国内今后要建造的聚变工程实验堆CFETR上的CICC导体,将运行在大电流快速励磁的瞬变复杂磁场中,这使得中心螺线CS磁体上的导体会遭受10T以上的磁场冲击,目前已采用铌三锡(Nb3Sn)材料,但应变对Nb3Sn导体临界性能退化作用的研究还在探索中,同时更缺乏导体绞缆级扭距序列和股线接触特性对耦合损耗影响的实验分析研究.为此,在周期载荷模拟应变情况下,开展了不同扭距序列和导体接触电阻对耦合损耗作用的探索.研究分析表明,相对于经典耦合损耗和频谱损耗计算模型,由导体扭距序列比和接触电阻作用组合分析模型,计算获得的耦合损耗误差较小,与测试值最接近.结果显示采用扭距序列比和接触电阻组合的计算方法能取得较满意效果.