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光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展 被引量:11
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作者 刘亚萍 张伟刚 +4 位作者 姜萌 张绮 刘波 王志 刘艳格 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2008年第4期401-409,共9页
阐述了腔衰荡光谱技术的基本原理及应用;从结构设计的角度考虑,归纳出光纤衰荡腔的三种基本结构,并对光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展进行了评述;报道了我们采用脉冲光纤环衰荡光谱技术进行液体检测取得的最新进展;在总结光纤腔衰荡光... 阐述了腔衰荡光谱技术的基本原理及应用;从结构设计的角度考虑,归纳出光纤衰荡腔的三种基本结构,并对光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展进行了评述;报道了我们采用脉冲光纤环衰荡光谱技术进行液体检测取得的最新进展;在总结光纤腔衰荡光谱技术优点的基础上,展望了其发展前景。 展开更多
关键词 光谱 光纤光谱 光纤 吸收光谱检测
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基于光纤环形衰荡腔的甲烷传感研究 被引量:3
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作者 魏冬明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第9期9-10,20,共3页
提出一种基于腔衰荡光谱技术的新型光纤甲烷传感方法,与传统的甲烷传感方式相比,它可以通过测量信号的相位移动来测量气体的浓度。实验中采用了环形的光纤结构,避免了小型渐变折射率透镜构成的微型气室产生的二次噪声,提高了系统的灵敏... 提出一种基于腔衰荡光谱技术的新型光纤甲烷传感方法,与传统的甲烷传感方式相比,它可以通过测量信号的相位移动来测量气体的浓度。实验中采用了环形的光纤结构,避免了小型渐变折射率透镜构成的微型气室产生的二次噪声,提高了系统的灵敏度。结果表明,该系统可以应用于低浓度气体的在线检测。 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 甲烷 光纤环形 时间 相位检测
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空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测仿真 被引量:1
3
作者 闵锐 成纯富 贺洁 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期366-371,共6页
为了更准确地分析空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测系统,建立了考虑系统噪声的气体体积分数传感理论模型。采用该模型对空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测系统的性能进行了仿真和讨论。结果表明,利用空域无源光纤腔衰荡传感技术,... 为了更准确地分析空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测系统,建立了考虑系统噪声的气体体积分数传感理论模型。采用该模型对空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测系统的性能进行了仿真和讨论。结果表明,利用空域无源光纤腔衰荡传感技术,通过测量衰荡距离,可实现灵敏度高达56.226 km^(-1)的乙炔体积分数的测量,稳定性达0.47%,检测极限达260.577×10^(-6),且稳定性和检测极限还可通过减少光纤腔的固有腔损耗得到进一步的提高。此研究对于体积分数传感系统的优化设计应用具有理论指导意义。 展开更多
关键词 传感器技术 体积分数 空域无源光纤传感系统 频移干涉 灵敏度
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基于光纤腔衰荡光谱的浓度和温度测量
4
作者 程瑞学 芦恒 +1 位作者 杨亚萍 王芳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期482-486,共5页
为了提高浓度和温度测量的灵敏度和稳定性,采用时域分析法监测光纤系统中的光损耗,研制了基于光纤环形腔衰荡光谱的传感系统。基于该系统对浓度和温度进行传感测量实验,分析了错位传感结构的参量选择,并研究了空载时腔内信号放大对脉冲... 为了提高浓度和温度测量的灵敏度和稳定性,采用时域分析法监测光纤系统中的光损耗,研制了基于光纤环形腔衰荡光谱的传感系统。基于该系统对浓度和温度进行传感测量实验,分析了错位传感结构的参量选择,并研究了空载时腔内信号放大对脉冲强度和脉冲数量的影响。结果表明,当干涉长度L和错位量D分别为4cm和3.75μm时,干涉效果最优;脉冲强度是无腔内放大时的4倍且脉冲数量更多;当蔗糖和葡萄糖溶液浓度为0.100g/mL^0.400g/m L时,浓度灵敏度为756.51μs/(g/mL)和909.07μs/(g/mL),检测限为0.0014g/mL;当温度为30℃~200℃时,温度灵敏度为1.83μs/℃。该系统的设计和研究为浓度和温度的传感应用提供了有价值的指导。 展开更多
关键词 传感器技术 光纤环形 干涉 芯偏移
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基于光纤腔衰荡技术的液体挥发过程监测法 被引量:1
5
作者 江维 姜亚军 +2 位作者 姜碧强 秦川 赵建林(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期108-114,共7页
提出一种基于光纤腔衰荡系统并以一小段包层腐蚀光纤作为传感头的液体挥发测量方法,同时搭建相应的实验装置进行了实验研究.从模式理论出发分析单模光纤传输模场的能量分布,并采用有限元法数值模拟光纤端面能量的分布,结果表明:包层越... 提出一种基于光纤腔衰荡系统并以一小段包层腐蚀光纤作为传感头的液体挥发测量方法,同时搭建相应的实验装置进行了实验研究.从模式理论出发分析单模光纤传输模场的能量分布,并采用有限元法数值模拟光纤端面能量的分布,结果表明:包层越细的单模光纤对应越大的消光系数,即泄露出来的倏逝波能量越大,从而对外界环境更敏感,但是较细包层的单模光纤存在的损耗更大.综合分析得出腐蚀光纤的最佳直径应为26μm,最佳腐蚀长度为1cm.通过实时监测衰荡谱的衰荡时间变化,得到了30℃恒温环境下,乙醇与丙三醇混合溶液中乙醇浓度随挥发时间的变化曲线.实验结果表明,混合溶液中乙醇的浓度随挥发时间呈单指数规律衰减,该变化规律与理论分析相符.由于液体浓度与其折射率成正比,随着乙醇的挥发,混合溶液的折射率逐渐接近光纤包层的折射率,使其对腐蚀光纤纤芯中泄漏的倏逝波能量的吸收程度逐渐增大,环腔的衰荡时间也相应逐渐减小.此外,该监测方法在常温下具有较低的温度交叉敏感性. 展开更多
关键词 光纤技术 腐蚀光纤 倏逝波 液体挥发
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基于低增益低噪声光纤腔衰荡技术的湿度测量方法 被引量:2
6
作者 王芳 杨亚萍 +1 位作者 王旭 刘玉芳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期164-169,共6页
提出了一种基于腔内带有低增益低噪声掺铒光纤放大器的光纤环形腔衰荡光谱技术测量湿度的方法,并进行了实验证明.比较分析了光纤环形腔中有无掺铒光纤放大器对衰荡脉冲数量的影响.在掺铒光纤放大器中使用长度为2m的低增益和低噪声掺铒... 提出了一种基于腔内带有低增益低噪声掺铒光纤放大器的光纤环形腔衰荡光谱技术测量湿度的方法,并进行了实验证明.比较分析了光纤环形腔中有无掺铒光纤放大器对衰荡脉冲数量的影响.在掺铒光纤放大器中使用长度为2m的低增益和低噪声掺铒光纤来减少波形失真并补偿腔内噪声衰减.利用光纤环腔衰荡光谱技术对空气相对湿度进行测量,记录分析环形腔中光脉冲的衰减时间τ得到相对湿度的变化.结果表明:相对湿度和衰减时间τ在相对湿度30%~100%的范围内满足良好的线性关系,并且光纤环腔衰荡系统的灵敏度和线性拟合度分别为3.826 79μs/RH和0.994 77.采用腔内带有低增益低噪声掺铒光纤放大器的光纤腔衰荡技术在工业检测、环境检测以及医学诊断等领域进行湿度测量将具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 光纤 低增益低噪声 掺铒光纤放大器 气体室 湿度测量
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光纤腔衰荡谱系统设计及流体传感研究 被引量:4
7
作者 张伟刚 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2010年第3期26-43,共18页
主要对光纤腔衰荡谱(CRDS)系统设计及流体传感问题展开研究。介绍光纤腔衰荡谱技术的基本原理;给出典型光纤衰荡腔的结构分类;提出光纤腔衰荡谱系统的设计方法,并简要介绍我们应用光纤衰荡谱技术进行流体传感研究的最新进展;最后,展望... 主要对光纤腔衰荡谱(CRDS)系统设计及流体传感问题展开研究。介绍光纤腔衰荡谱技术的基本原理;给出典型光纤衰荡腔的结构分类;提出光纤腔衰荡谱系统的设计方法,并简要介绍我们应用光纤衰荡谱技术进行流体传感研究的最新进展;最后,展望光纤腔衰荡谱技术的发展并提出研究新思路和建议。 展开更多
关键词 光纤衰荡腔 光纤 系统设计 流体传感
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飞秒激光蚀刻光纤微腔及其在光纤环衰荡腔中的应用 被引量:12
8
作者 张绮 张伟刚 +4 位作者 张健 刘卓琳 姜萌 刘亚萍 林锦海 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期713-717,共5页
为了实现在光纤环衰荡腔(FLRD)系统中的微量气体液体传感,提出了利用飞秒激光微纳加工的方法加工微流体传感装置。利用800 nm的飞秒激光脉冲在普通980 nm,1550 nm的单模光纤上实现了直写光学微腔,微腔的宽度达到4μm,深度80μm。将在单... 为了实现在光纤环衰荡腔(FLRD)系统中的微量气体液体传感,提出了利用飞秒激光微纳加工的方法加工微流体传感装置。利用800 nm的飞秒激光脉冲在普通980 nm,1550 nm的单模光纤上实现了直写光学微腔,微腔的宽度达到4μm,深度80μm。将在单模光纤刻蚀的光学微腔成功应用于光纤环衰荡腔系统之中。针对光纤环衰荡腔的系统装置,分析了该系统的探测原理,并对该系统应用于微流体吸收探测中所探测的衰荡时间、损耗及待测流体浓度的关系进行理论推导。利用此系统,实现了对微量流体浓度的吸收谱高灵敏度探测。 展开更多
关键词 传感器 光学微 飞秒激光 光纤光谱
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高灵敏度光纤磁场传感器的设计与模型研究 被引量:9
9
作者 王莉 王博文 +2 位作者 翁玲 王志华 黄文美 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1281-1286,共6页
根据磁致伸缩效应和光纤腔衰荡技术设计了高灵敏度的磁场传感器。基于Jiles-Atherton模型、二次畴转模型和光纤衰荡技术波长解调原理,建立了磁场传感器的数学模型,模型反映了磁场-应变-光纤腔衰荡时间之间的耦合机制。对不同预应力作用... 根据磁致伸缩效应和光纤腔衰荡技术设计了高灵敏度的磁场传感器。基于Jiles-Atherton模型、二次畴转模型和光纤衰荡技术波长解调原理,建立了磁场传感器的数学模型,模型反映了磁场-应变-光纤腔衰荡时间之间的耦合机制。对不同预应力作用下Terfenol-D棒的磁致伸缩输出应变、衰荡时间、系统灵敏度与磁场之间的变化规律进行了理论分析和仿真研究,结果表明,该传感器具有很高的灵敏度,可通过改变预应力实现不同量程范围内的磁场测量,研究可为发展新型的高灵敏度磁场传感器提供了理论指导。 展开更多
关键词 磁致伸缩效应 光纤技术 磁场测量 长周期光纤光栅
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利用光纤环腔衰荡技术测量单模光纤的弯曲损耗 被引量:2
10
作者 姜亚军 赵建林 +1 位作者 汤大卿 杨德兴 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期971-975,共5页
提出用光纤环腔衰荡技术研究单模光纤的弯曲损耗及其随弯曲半径和温度变化的振荡特性。光纤弯曲时,从基模辐射出去的一部分能量在包层-涂敷层或涂敷层-空气界面处发生反射形成回音壁(WG)模,当满足同向耦合条件时,WG模又重新耦合回纤芯... 提出用光纤环腔衰荡技术研究单模光纤的弯曲损耗及其随弯曲半径和温度变化的振荡特性。光纤弯曲时,从基模辐射出去的一部分能量在包层-涂敷层或涂敷层-空气界面处发生反射形成回音壁(WG)模,当满足同向耦合条件时,WG模又重新耦合回纤芯与基模发生干涉,使光纤的弯曲损耗产生振荡。实验结果表明,在弯曲半径为9.33~27.63 mm的范围内,单模光纤的弯曲损耗除了随弯曲半径的减小呈指数增大外,还伴随有振荡现象,且WG模与纤芯基模之间还会发生二阶耦合,导致次级振荡的存在;弯曲损耗随温度的变化也存在振荡现象,振荡周期随温度的升高和弯曲半径的减小而减小。实验得到的振荡峰的位置和幅值及振荡周期与理论分析结果一致。 展开更多
关键词 光纤光学 弯曲损耗 光纤技术 弯曲半径
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应用FLRDS技术测量多模光纤的弯曲损耗
11
作者 邱晖晔 单淑萍 《龙岩学院学报》 2009年第2期29-31,共3页
光纤环形腔衰荡光谱技术是一种新颖的吸收光谱技术,具有灵敏度高,信噪比强等优点。利用这种技术可以实现环形腔内光损耗的测量。对多模光纤的弯曲损耗进行了定量测量和分析。
关键词 光纤环形光谱技术 时间 多模光纤 弯曲损耗
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低增益低噪声的增益钳制双向掺铒光纤放大器的优化设计 被引量:3
12
作者 陈文嘉 成纯富 欧艺文 《光通信技术》 2021年第10期14-18,共5页
双向掺铒光纤放大器(Bi-EDFA)是空域有源光纤腔衰荡传感系统的关键器件,其增益特性和噪声特性直接影响传感系统的稳定性。设计了适用于空域有源光纤腔衰荡传感系统的低增益、低噪声的增益钳制Bi-EDFA,并应用Optisystem仿真软件对其进行... 双向掺铒光纤放大器(Bi-EDFA)是空域有源光纤腔衰荡传感系统的关键器件,其增益特性和噪声特性直接影响传感系统的稳定性。设计了适用于空域有源光纤腔衰荡传感系统的低增益、低噪声的增益钳制Bi-EDFA,并应用Optisystem仿真软件对其进行优化。仿真结果表明:通过优化设计,可获得增益系数、噪声系数分别为15.35 dB、3.52 dB,且能保持增益钳制的Bi-EDFA。 展开更多
关键词 空域有源光纤传感系统 双向掺铒光纤放大器 增益钳制 低增益 低噪声
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光纤腔衰荡技术概述
13
作者 王宇平 任文华 《光纤与电缆及其应用技术》 2020年第3期1-5,43,共6页
光纤腔衰荡技术以其高灵敏度的优点得到了人们的普遍关注,在很多需要高灵敏度测量的领域有着重要而广泛的应用。通过分析近年来的研究成果,对光纤腔衰荡技术的系统进行综述。结合相关论文报道,从工作机理、腔形结构、系统实现等方面对... 光纤腔衰荡技术以其高灵敏度的优点得到了人们的普遍关注,在很多需要高灵敏度测量的领域有着重要而广泛的应用。通过分析近年来的研究成果,对光纤腔衰荡技术的系统进行综述。结合相关论文报道,从工作机理、腔形结构、系统实现等方面对光纤腔衰荡技术的实现和应用进行分析总结,阐述其发展进程,以期可以对相关研究提供一定的参考和帮助。 展开更多
关键词 光纤技术 时间 环形 线性
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FBG环形衰荡腔的温度传感动态特性研究 被引量:5
14
作者 林洪太 张丽 +4 位作者 刘欣 卢新硕 邓霄 崔丽琴 韩国华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期44-50,共7页
通过分析光纤布拉格光栅(FBG)光谱响应和指数衰荡的动态变化,探究内置FBG光纤环形衰荡腔的温度传感系统性能。建立FBG环形衰荡腔的理论模型,研究FBG透射谱中心波长与指数衰荡时间随温度的变化及其动态的演变过程,搭建1551.13 nm脉冲激光... 通过分析光纤布拉格光栅(FBG)光谱响应和指数衰荡的动态变化,探究内置FBG光纤环形衰荡腔的温度传感系统性能。建立FBG环形衰荡腔的理论模型,研究FBG透射谱中心波长与指数衰荡时间随温度的变化及其动态的演变过程,搭建1551.13 nm脉冲激光的FBG环形衰荡腔温度传感系统对其进行了实验验证,数值模拟结果与实验结果相吻合。实验结果表明,所提系统在低温环境-40℃下有良好的重复性、稳定性,测量分辨率高达0.05℃,温度灵敏度为0.02501/(μs·℃),FBG中心波长的灵敏度为0.00248/(μs·pm)。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤布拉格光栅 光纤环形 温度传感 中心波长
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基于FLRDS的双路复用微位移传感系统设计
15
作者 潘丽鹏 林洪太 +3 位作者 邓霄 宋志强 张丽 崔丽琴 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第5期667-672,共6页
针对目前光纤环形腔衰荡光谱技术多用于测量单一通道或者单一物理量的问题,依据双通道同步检测的思想,在传感系统中结合延迟线方法,搭建了基于光纤环形腔衰荡光谱技术的双路复用微位移传感系统,并对其重复性、灵敏度、复用性等特性进行... 针对目前光纤环形腔衰荡光谱技术多用于测量单一通道或者单一物理量的问题,依据双通道同步检测的思想,在传感系统中结合延迟线方法,搭建了基于光纤环形腔衰荡光谱技术的双路复用微位移传感系统,并对其重复性、灵敏度、复用性等特性进行了实验研究。结果表明:该系统可在双通道条件下分别实现0~10位移测量,且在未发生位移时两路传感器的重复性测试结果分别为(0.950 080 6±0.001 151)μs^-1和(0.953 523±0.001 757)μs^-1;当两路传感分别产生6 mm和5 mm的位移时,重复性测试参数变化为(0.955 884±0.001 966 4)μs^-1和(0.959 957±0.002 013)μs^-1;双路传感器的灵敏度分别为(1.07×10^-3±7.337×10^-5)μs^-1·mm^-1和(1.00×10^-3±4.130×10^-5)μs^-1·mm^-1.经实验验证,双路传感器的相对误差分别为2.1%,4.0%,可为实现多参数同步检测提供一种有效的途径和方法。 展开更多
关键词 光纤环形光谱技术 双路复用 微位移 多参数 同步检测
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基于开放光路FLRDS技术的C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)气体检测
16
作者 张引 蔡逸杰 +3 位作者 李晓涵 张晓星 王邸博 卓然 《电力工程技术》 北大核心 2023年第5期56-62,共7页
磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原... 磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原因。因此,实时准确监测储能预制舱内C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体的浓度是保障其安全稳定运行的关键。文中提出一种基于开放光路光纤环形腔衰荡光谱(fiber loop ring-down spectroscopy,FLRDS)技术的气体检测方法,可实现自由空间内微量气体在线监测。对梯度折射率(gradient index,GRIN)透镜的空间光耦合光学损耗进行理论和实验分析,建立插入损耗为0.95 dB的开放光路FLRDS气体检测系统。根据C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)红外光谱特性,开展激光光源性能测试。模拟开放空间气体环境研究了C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的气体浓度检测方法,结果表明,该系统具有较好的稳定性,N_(2)背景下测量信号标准偏差S仅为平均值的0.156%。衰荡时间与气体浓度之间存在良好的线性关系,C_(2)H_(2)线性拟合度R2为0.99832,C_(2)H_(6)线性拟合度R^(2)为0.99472。反演计算结果表明,C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的最大相对误差分别为3.215%和4.72%,最大绝对误差分别为16.86μL/L和12.74μL/L,测量精度良好。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 开放光路光纤环形光谱(FLRDS) 可燃气体 在线监测 模拟开放空间 气体浓度检测
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Fiber Cavity Ring-Down Using an Optical Time-Domain Reflectometer
17
作者 D. J. PASSOS S. O. SILVA +2 位作者 J. R. A. FERNANDES M. B. MARQUES O. FRAZAO 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS 2014年第4期295-299,共5页
This work presented a demonstration of the potential for a fiber based cavity ring-down (CRD) using an optical time-domain reflectometer (OTDR). The OTDR was used to send the impulses down into about 20km of a sta... This work presented a demonstration of the potential for a fiber based cavity ring-down (CRD) using an optical time-domain reflectometer (OTDR). The OTDR was used to send the impulses down into about 20km of a standard single optical fiber, at the end of which the fiber cavity ring-down was placed. The OTDR measured no appreciable losses, so other CRDs multiplexed could be spliced in parallel along the same optical fiber. To demonstrate the behavior and sensitivity of the proposed configuration, a displacement sensor based on a fiber taper with a diameter of 50 μm was placed inside the fiber loop, and the induced losses were measured on the CRD signal -- a sensitivity of 11.8 + 0.5 μs/mm was achieved. The dynamic range of the sensing head used in this configuration was about 2 mm. Finally, this work was also compared with different works published in the literature. 展开更多
关键词 Optical fiber sensors cavity ring-down OTDR
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