毛细石英管构成的温度不敏感的折射率传感器

设计并制作了一种基于单模光纤-石英毛细管-单模光纤的马赫-曾德尔干涉仪光纤传感器。该传感器对环境折射率敏感,但对环境温度不敏感。传感器的石英毛细管长度为3 cm,内径为2μm,外径为150μm。毛细管壁由高纯熔融石英构成。根据传感器透射光谱的谐振峰(波谷)波长对环境折射率变化敏感的特点,通过监测谐振峰波长的移动,测量了环境折射率。实验结果表明:当谐振峰波长为1555 nm时,折射率最大灵敏度为122.3 nm/RIU(RIU为折射率单位),而温度灵敏度很低,说明该传感器可以消除温度对折射率的交叉敏感性。该传感器具有制作简单、结构紧凑、成本低、重复性好、灵敏度高等优点,在环境折射率测量中具有一定的应用前景。

基于局部最大梯度与最小强度先验的光场图像去模糊

空间三维重建在遥感、军事、航空航天等多种领域均有着重要应用。其中,光场成像技术被广泛应用,为了使三维重建更精确,需要对光场成像的每个平面清晰成像。因此,提高光场图像的像质是解决空间重建的关键。首先,将光场成像应用于空间成像系统中,建立基于波动光学的光场成像模型,降低了成像模型复杂性,仿真出光场原始图像。其次,根据光场数字重聚焦算法,进行数字调焦,得到不同对准平面处的光场图像。最后,由于相对运动造成的误差、数字重聚焦算法存在的一定误差和微透镜阵列在光路中成像造成中高频信号损失等因素,重聚焦图像模糊。现有的图像去模糊算法并不能满足光场成像技术所需的像质要求,因此,本文提出一种去除遥感光场重聚焦图像模糊的算法。该算法利用图像模糊会导致局部最小强度值变大和局部最大梯度值变小的先验知识,通过构建能量函数,使用改进的半二次分裂方法估计潜在图像和模糊核,以达到去模糊的目的。结果表明,所提算法在处理光场重聚焦图像上优于其他图像去模糊算法。

多芯光纤构成的温度与折射率同时测量的光纤传感器

本文设计了一种"单模光纤-多模光纤-多芯光纤-多模光纤-单模光纤"的全光纤Mach-Zehnder干涉仪结构。在该结构中多模光纤充当耦合器,不同模式的光在多芯光纤中传输时将产生光程差,形成Mach-Zehnder干涉。当环境温度和折射率变化时,通过分析干涉仪透射光谱中不同谐振峰的漂移量,实现折射率与温度的测量。实验结果表明,传感器低温灵敏度最高达到46.0 pm/℃,高温灵敏度最高达到109.0 pm/℃,折射率灵敏度最高达到54.3 nm/RIU(RIU为折射率单位)。另外,通过同时监测传感器透射谱的两个谐振峰值波长随环境温度和折射率的漂移情况,实现了环境温度与折射率的同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构简单、制作容易、重复性好、响应稳定、具有多路复用功能,在传感领域有广泛的应用前景。

飞秒激光制作的光纤高温和折射率传感器

将多模光纤两端与单模光纤正对拼接在一起,通过光纤微孔及不同芯径光纤拼接构成一个复杂的马赫-曾德尔干涉仪,利用该干涉仪构成一款新型高温与折射率传感器。实验发现,传感器透射谱中谐振峰波谷dip 1的波长只随环境温度发生线性漂移,波谷dip 1的峰值强度只随环境折射率发生线性漂移。据此利用波谷得到一个关于温度与折射率的测量矩阵,实验测得高温灵敏度达到18.55pm/℃,折射率灵敏度达到-155.2dB/RIU(RIU为折射率单元)。利用波谷dip 1的这个特性实现了高温与折射率同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构紧凑简单、性能稳定、灵敏度高。