基于PMF-Sagnac环结构的光纤压力传感特性研究

提出了一种基于熊猫保偏光纤(PMF)-Sagnac环结构的光纤压力传感系统。利用PMF对外界环境的双折射敏感且可进行窄带滤波特性,搭建了压力传感系统,并对该传感系统进行了解调。系统结构简单,成本低,易操作。理论分析表明:当传感单元固定,随着压力的增加,传感系统干涉光的波长漂移呈线性变化。实验验证了传感头分别为1 m和2 m的传感器的压力传感特性。结果显示:随着压力的升高,该传感系统干涉光的波长呈线性变化,线性度分别为0.998和0.995;灵敏度分别为0.258 nm/N和0.133 nm/N;且随着传感光纤长度的增加,透射谱波谷的3 d B带宽不会改变。

类矩形保偏光纤应力双折射分析

采用有限元方法对“类矩形”保偏光纤的应力双折射进行了分析,给出了保偏光纤横截面上的应力分布图形及应力双折射分布曲线;应用全矢量电磁场有限元方法,计算了保偏光纤的两个偏振模场的分布、传输常数及模式双折射.在给定模拟条件下,纤芯的应力双折射约为 3. 33×10-4,其模式双折射约为 3. 72×10-4.计算结果表明,这种“类矩形”保偏光纤与其它保偏光纤相比,有几个明显的优点,即有更佳的应力传递效果、均匀的应力场分布、更大的应力双折射.

领结型和椭圆型保偏光纤的应力和模式分析

应用有限元方法对领结型和椭圆型保偏光纤的热应力双折射特性和模式双折射进行了分析,给出了这两种保偏光纤的应力和双折射分布规律。对领结型保偏光纤,研究了纤芯的双折射和模式双折射随着应力区离纤芯距离的变化规律;对椭圆型保偏光纤,研究了纤芯的应力双折射和模式双折射随包层椭圆度的变化规律;分析了光纤应力区结构对纤芯双折射大小和均匀性的影响,并将应力诱导双折射与模式理论计算结果进行了比较。

保偏光纤技术进展及发展趋势

文章阐述了保偏光纤(PMF)的基本原理和制造技术,分析了国内外PMF的技术进展及PMF的发展趋势.

偏振耦合测试在分布式应力传感中的理论分析

对高双折射保偏光纤内部的分布式偏振模式耦合在分布式应力传感中的应用进行了理论分析.根据光弹理论和弹性力学理论,建立了横向应力作用下保偏光纤的偏振耦合模型,推导出应力下的偏振耦合强度公式.偏振耦合强度对应力的大小,方向,作用长度以及保偏光纤的拍长都敏感.详细分析了每一个因素对耦合强度的影响.当横向应力的作用方向角为45°,作用长度为保偏光纤的一半时,这时保偏光纤耦合强度对应力传感最敏感.

利用光纤偏振分束器和保偏光纤的传感解调系统

提出了一种利用光纤偏振分束器(PBS)和保偏光纤(PMF)中偏振模间干涉原理实现光纤布拉格光栅波长解调的方案,以提高光纤光栅传感解调系统的解调精度和稳定性。运用矩阵光学原理建立了数学分析模型,由此给出了系统输出信号与光纤光栅布拉格波长之间的关系。通过仿真分析,研究了保偏光纤长度、输入光相对于保偏光纤主轴的偏振角度和光纤偏振分束器主轴方位对系统输出信号的影响,明确提出了提高系统灵敏度的方法。根据设计方案搭建了实验系统,并进行了实验验证。结果表明:该设计方案可行,系统的波长分辨率<1pm,测量精度<1pm,温度可测量范围为90℃。该系统测量精度高,其稳定性优于利用M-Z型干涉仪的解调装置。

基于保偏光纤的应力传感系统设计与测试分析

提出了一种基于保偏光纤的应力传感及测试系统,讨论了保偏光纤在外部应力作用理偏振态的变化情况。从理论上分析了该传感系统的工作原理,搭建了实验系统,对光偏振度变化情况进行检测,采用DSP系统对实验结果进行实时采集处理。通过对外处理结果进行分析,论证了保偏光纤应用于传感系统的有效性。

三种保偏光纤的偏振特性研究

应用全矢量模型对3种保偏光纤———椭圆芯光纤、椭圆芯光子晶体光纤和六角芯光子晶体光纤的偏振特性进行了分析。3种保偏光纤的基模场均具有较强的线偏振特性,光子晶体保偏光纤的模式双折射和走离幅度比椭圆芯光纤高1～2个量级。其中六角芯结构更为有效,该结构不仅能有效地限制模场,而且模式双折射和走离幅度比椭圆芯光子晶体光纤高1倍。在所讨论的光子晶体保偏光纤中,大的走离使x和y两个偏振基模无法满足耦合所需的相位匹配条件,耦合效率大幅度下降,更易实现光的保偏传输。这为研制高性能的保偏光纤提供了一条新的途径。

四元数偏振光学研究进展

全面地介绍了四元数方法在偏振光学中的理论研究进展,包括重新定义的斯托克斯四元数、琼斯四元数、琼斯-穆勒四元数(JMQ),指出了琼斯-穆勒四元数各个分量的物理意义,给出了斯托克斯四元数与琼斯四元数的简单关系。对于各向异性材料,给出了一种直接从各向异性材料的介电张量求出琼斯-穆勒四元数JMQ的方法。证明了多重双折射效应导致的合成双折射满足重新定义的矢量叠加原理,以及使用叠加原理的条件。介绍了四元数偏振光学在保偏光纤应力传感器中的应用,利用四元数方法分析了它们的偏振问题,进行了实验,结果表明,利用四元数方法的理论分析结果与实验结果互相吻合得很好。

保偏光纤桥梁变形测量方法研究

针对桥梁变形及应力监控的灵敏度较低等问题,论文根据光纤的光弹效应原理,提出一种基于保偏光纤的桥梁变形测量方法,建立了外应力与保偏光纤的偏振特性间的数学关系,设计了—个实验测试系统。测试结果表明利用保偏光纤进行桥梁形变和应力参数监测的可行性。

单偏振的双波长光纤激光器的实验研究

对偏振态稳定的单、双波长可以选择的光纤激光器进行了研究。扭转光纤控制构成腔的偏振态,实现单偏振的单、双波长激光输出转换,选频器采用保偏光纤上写入的光纤光栅,改变保偏光纤的双折射可实现激光输出双波长间隔的自由调谐。室温下,相关实验获得激光双波长间隔0.6 nm,输出功率8 dBm。

高性能保偏光纤制备及关键应用特性研究

开发了一种高性能PMF(保偏光纤)的制造工艺,并制备出包层直径为80μm的细径高性能PMF。试验结果表明,该光纤具有优良的全温(-50～85℃)偏振串音性能,光纤全温偏振串音变化典型值为3.232dB,具有良好的抗弯曲性能和良好的端面研磨性。

PMD对NOLM光开关性能的影响及其补偿措施

基于耦合非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法分析了一阶和二阶PMD对NOLM光开关性能的影响,指出PMD造成NOLM开关性能钝化,引起消光比严重恶化,采用合适的码型能在一定程度上减少PMD的影响.提出了一种在NOLM光纤环中内置保偏光纤以补偿PMD的方法,其补偿位置位于光纤环中点时对开关性能影响最小.

单模光纤中椭圆双折射下偏振模色散特性研究

为了分析椭圆双折射对偏振模色散的影响,将模型中的偏振模色散(PMD)矢量及极化相关损耗(PDL)矢量设定为椭圆偏振矢量,应用保偏光纤(PMF)级联模型和蒙特卡罗仿真方法,研究在PDL影响下的PMD统计特性。研究表明,PMD和PDL矢量的椭圆偏振程度对PMD的统计分布和均值大小均会有影响;在椭圆偏振和PDL的联合影响下,PMD的统计分布为Maxwell和Gaussian分布的合分布。研究结果对偏振模色散的测试、补偿和系统设计均具有参考价值。

旋转超声加工光纤预制棒预应力深孔

熊猫型保偏光纤(PANDA PMF)由于性能优越而得到广泛应用,但其光纤预制棒预应力深孔的加工一直是光纤生产过程中的难点.为避免传统预应力孔加工方式中的缺陷,本文采用自行研制的加工装置进行非接触式旋转超声加工,并进行了对比实验.共设计了3组光纤预制棒的深孔加工实验,得到了较优的加工方案,最终实现了直径8.3 mm、深度250 mm的预应力深孔加工.

超宽带信号的光学产生方法以及应用

为了实现跨越不同网络的无间断服务和随时随地的高速率数据接入,提出了采用光学方法产生超宽带信号的技术,该技术的采用避免了额外的电光或者光电转换,节省了系统资源,有益于全光网络的形成。基于国内外的诸多研究成果,首先对利用光学方法产生超宽带信号的技术方案进行了认知与分析,在此基础上,以元器件为分类标准归纳总结出三类在光领域中产生超宽带信号的方法;然后结合实例对超宽带信号进行了应用分析,证明了超宽带信号的实用性与优越性;最后指出了超宽带系统未来的发展趋势以及存在的问题。

萨格纳克干涉仪级联的高灵敏度温度传感器

设计了一种由两个萨格纳克干涉仪(SI)级联组成的光纤温度传感器,并用实验证明了传感器在游标效应下的温度灵敏度放大特性。该传感器由两段不同长度的熊猫保偏光纤构成两个SI,然后两个SI旋转一个角度级联在一起组成一个温度传感装置,其中SI_(1)用着温度传感,SI_(2)用着参考。由于两个SI具有相近的自由光谱范围,级联时它们干涉谱叠加形成一个自由光谱范围很大的低频包络线。利用包络线漂移来考察温度变化,能够获得放大的灵敏度。实验结果显示级联后传感器的温度灵敏度为11.03 nm/℃,而单个SI_(1)单独测量温度的灵敏度为-1.01 nm/℃。因此利用游标效应后,灵敏度增加了10.9倍,而且实验测量结果与理论计算结果基本吻合。

用于光纤陀螺仪的保偏光纤

阐述了光纤陀螺仪对保偏光纤的基本性能要求,并介绍了一种新型直径为80μm保偏光纤的主要性能参数和特征。

一种应力区面积小于2%的保偏光纤的结构设计和性能研究

本文介绍了保偏光纤的基本原理;研发了一种应力区面积小于2%的保偏光纤的结构设计方法,以及这种保偏光纤良好的性能,特别是其优越的高低温环境性能和强度性能,是一种适合于高精度光纤陀螺和其它传感器用保偏光纤。

高速光纤通信系统中偏振模色散的补偿方法

偏振模色散(PMD)已成为高速光纤通信系统发展的严重障碍。文章介绍了偏振模色散的概念,对现有的主要偏振模色散的补偿方法进行了分析和比较。指出用保偏光纤(PMF)和偏振控制器(PC)来补偿PMD是目前比较可行的方法,而用光子晶体光纤(PCF)进行PMD补偿的方法也在进一步研究之中。