光纤型白光干涉仪光程差的超分辨率识别

提出了一种白光干涉仪干涉信号超分辨率识别的方法。白光干涉信号之间的光程差小于相干长度(通常为50μm)时会发生叠加,叠加导致信号形状发生畸变无法区分。首先从理论研究推导出重叠引起的干涉信号面积变化大小与光程差之间的关系,然后利用重叠导致的面积变化推导出信号真实的光程差从而到达超分辨率识别的目的。实验设计制造并识别了光程差为15μm左右的干涉信号,证明了该方法具有提升3倍分辨率的可行性。将有利于提高光程差绝对测量的分辨率。

基于布里渊散射的保偏光纤环应力分布特性研究

保偏光纤环是光纤陀螺的核心部件,其性能受温度的影响较大,主要表现为热致互易相移,影响光纤陀螺的精度。针对该问题,提出采用应力分布法测量光纤环的温度非互易相移。通过对不同温度点的光纤环应力分布数据进行分析,建立光程对中数学模型,基于该模型对光纤环的尾纤进行适当调整,改进其光学对称性,降低由温度变化引起的非互易相移。通过陀螺整机实验表明:该方法能大幅提高光纤陀螺的精度,过程简单方便,对成品光纤环具有一定的修复作用,提高了成品率,实用性较好。

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。

铷吸收半导体激光稳频光波长标准研究

文中介绍了用铷吸收光谱法对半导体激光器进行稳频,从而稳定其输出波长;通过对包括半导体激光驱动源、稳频器、吸收室、光路等系统的优化设计,达到具有高信噪比微分误差信号,从而大大提高了半导体激光器稳频锁定灵敏度和长期稳定性。采用文中介绍的方法建立的光波长标准系统,其波长的测量重复性、稳定性可满足当前和将来很长一段时间光波长计校准的需要。

叠加法测量光纤功率计非线性

介绍了全光纤化光纤功率计非线性的宽动态范围测量系统,利用该系统可以测量光纤功率计相邻量程的不连续性。文中给出了具体测量数据,并对测量结果进行了不确定度分析。

光纤环应力分布测试对光纤陀螺性能的影响

通过对光纤环进行应力分布测试和筛选,实现了改善光纤陀螺性能的目的。分析研究了由应力作用产生的光纤环非互易性对陀螺输出特性的影响,采用光纤应力分析仪对光纤环进行应力测试和筛选。并将经过光纤环在线测试和热应力测试筛选后的光纤环组装成陀螺进行零偏实验。实验结果表明:采用应力分析仪能够有效对光纤环进行应力测试和筛选,经过筛选后组装的光纤陀螺精度有了明显改善,全温范围内零偏稳定性可达0.08(°)/h。对后续高精度光纤陀螺研制有一定的借鉴意义。

光纤功率量值溯源方法研究

在分析光辐射功率测量方法的基础上,提出了建立能溯源到低温辐射计的光纤功率测量标准的方法。

阵列波导光栅中自由传播区模式的有效折射率

针对阵列波导光栅设计中自由传播区模式有效折射率的确定问题,提出了一种采用加权等效模式折射率作为自由传播区模式有效折射率的方法。通过引入慢变包络近似条件并采用吸收边界条件的一阶Galerkin有限元法,给出了阵列波导光栅自由传播区仅含有磁场分量的全矢量波动方程组。在此基础上,基于三维全矢量束传播法对自由传播区光场进行了模式分析,并结合导模传输分析法,推导给出了加权等效模式折射率的表达式,为阵列波导光栅设计中自由传播区模式折射率的确定提供了一个理论依据。

Agilent VEE光纤布拉格光栅波长测试系统

为准确测量光纤布拉格光栅的中心波长,基于Agilent VEE开发环境研制一套自动测试系统,利用可调谐激光器输出光波长精度和信噪比高的特点,通过在光功率计的不同量程档上分别进行波长扫描,并对扫描数据进行融合,系统的测量准确度达到了皮米量级,动态范围达到70 d B以上。在得到光纤布拉格光栅反射光谱曲线的基础上,应用三次样条插值和四次多项式拟合的方法来计算中心波长。测试结果表明:系统的测量重复性优于0.5 pm,测量不确定度为6 pm(k=2),能够满足传感用光纤布拉格光栅的测试需求。

BOTDA光纤传感技术在光纤环圈质量评估中的应用

在分析光纤环对陀螺整体性能影响的基础上,提出将BOTDA光纤传感技术用于光纤环质量检测。通过对光纤环的在线检测、热应力检测和骨架性能影响测试,能及时发现并消除光纤绕制中的应力尖峰及换层现象,消除由骨架、热应力引起的光纤应力曲线反转现象。

高精度光纤光栅波长测试系统研究

为了准确测量光纤光栅（FBG）的中心波长,设计了一种高精度光纤光栅波长测试系统,主要由可调谐激光器和光功率计组成,采用波长扫描的方法进行测试。利用可调谐激光器输出光波长精度和信噪比高的特点,通过在光功率计的全量程范围进行波长扫描,得到高精度、大动态范围的光纤光栅反射光谱曲线,然后应用四次多项式拟合来计算中心波长。测试结果表明,系统在（1520 - 1590）nm 波长范围内,测量重复性优于0.5pm,测量不确定度为2pm（k=2）,可以满足传感用光纤光栅的测试需要。

基于低温辐射计的探测器绝对光谱响应率测量

探测器的绝对光谱响应率是衡量光电探测器性能优劣的重要参数,直接反映其光电转化的能力。通过对低温辐射计,功率稳定系统光路调整的介绍,基于低温辐射计,对探测器可见光范围的7个波长的绝对光谱响应率进行了高精度测量,分析了测量结果。

双包层光纤中模式能量分布状态对泵浦光吸收效率的影响

从模式理论出发,采用二阶伽辽金有限元法,数值计算了圆型和D型内包层两种双包层光纤中前200个模式的纵向光功率分布状态;研究了其各模式能量分布状态对泵浦光吸收效率的影响,结果表明:圆型内包层中各模式的能量分布均具有圆对称特性,但其中只有LP0n模式对泵浦吸收起作用,其它高阶模式对稀土离子抽运都没有实际贡献;D型内包层中的直边边界条件能够有效打破圆对称分布状态,由圆对称变成了轴对称,其绝大多数模式都能起到对稀土离子的抽运作用,具有很高的泵浦吸收效率.

保偏光纤拍长与折射率测量技术研究

拍长和折射率是表征保偏光纤产品性能的重要指标,随着保偏光纤在光纤通信和光纤传感等领域的广泛应用,对拍长和折射率参数的准确测量十分重要。基于白光干涉技术研制了保偏光纤拍长测量装置,通过测量保偏光纤上两个应力点之间的几何长度和对应耦合点之间的光学长度,实现了拍长的高精度测量,重复性优于4μm。基于数字全息显微层析成像技术,研制了保偏光纤折射率测量装置,通过记录不同旋转角度下的数字全息图,经滤波反投影处理后重建保偏光纤的二维横截面的折射率分布,实现了折射率的高精度测量,重复性优于10^(-4)。

波片堆偏振模色散传递标准的设计与制备

偏振模色散(PMD)是发展高速光纤通信必须解决的关键技术之一,由于其具有很强的统计特性,很难对偏振模色散测试仪进行精确校准。波片堆作为理想的耦合模式传递标准已被国外许多著名校准机构采用。文中对采用波片堆研制偏振模色散传递标准的原因,及其设计、制备和装配的全过程进行了叙述;并对其研制过程中遇到的技术难点和解决方法进行了介绍;最后简单讲述了波片堆偏振模色散传递标准的适用性和实验结果。

耦合模式偏振模色散传递标准的研制

波片堆作为理想的耦合模式传递标准已被国外许多著名校准机构采用。对采用波片堆研制偏振模色散传递标准的原因,及其设计、制备和装配的全过程进行了叙述;并对其研制过程中遇到的技术难点和解决方法进行了介绍;最后简述了波片堆偏振模色散传递标准的适用性和实验结果。

光纤功率计非线性因子测量的优化设计研究

对光纤功率计非线性因子测量系统进行了优化设计。在理论分析和实验验证的基础上,优化了光路系统,抑制了光的干涉效应对光功率稳定性的影响,进行了实验验证;由光衰减器代替快门进行光的通断控制,扩展了测量范围,可以实现通用光纤功率计非线性因子的全量程测量。

保偏光纤截止波长校准装置研制

分析给出了保偏光纤截止波长测量的实现方法,通过解决可变波长单色偏振光产生技术和测量过程中保偏光纤的对轴耦合技术,研究建立了保偏光纤截止波长校准装置,分析验证了测量结果和装置的性能,为统一保偏光纤截止波长参数量值奠定了基础。

高精度保偏光纤拍长测量装置

拍长是表征保偏光纤产品性能的重要指标,近年来随着保偏光纤在光纤通信和光纤传感等领域的广泛应用,对拍长的高精度测量十分重要。基于白光干涉技术研制了保偏光纤拍长测量装置,通过测量保偏光纤上两个应力点之间的几何长度和对应耦合点之间的光学长度来计算拍长。几何长度采用激光干涉仪进行精确测量,光学长度是通过采用Hilbert变换和多项式拟合提取白光干涉包络信号,精确定位耦合点的峰值位置,使用稳频激光干涉技术进行测量。实验测量结果和不确定度分析表明,保偏光纤拍长测量装置的测量重复性优于4μm,测量不确定度为20μm(k=2)。

保偏光纤截止波长测量技术研究

研究了保偏光纤截止波长的测量技术,给出了保偏光纤截止波长测量的实现方法,建立了测量装置,实现了不同类型保偏光纤快慢轴截止波长的分别测量,通过实验验证,对影响保偏光纤截止波长测量结果的主要因素进行了分析。研究建立的测量系统,对保偏光纤科研生产厂家开展相关测试具有一定的参考意义。