基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术

分析和仿真了含两段保偏光纤的光纤Sagnac干涉仪输出光谱特性,获得消除两段双折射光纤交叉敏感的条件。提出了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术。采用实心保偏光子晶体光纤作为传感光纤,搭建了基于双段保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的侧向压力传感系统,分别进行侧向压力测试及温度影响实验。实验结果表明,侧向压力灵敏度可以达到的0.287 7 nm/N,同时由温度变化引起的漂移量小于0.1 pm/℃。

基于光纤Sagnac干涉仪的旋转角度测量系统

介绍了一种基于光纤Sagnac干涉仪的敏感角速度光纤传感器的工作原理.根据其输出的旋转信号的特点,采用P87LPC767单片机,设计出一套应用于角度测量的硬件及软件,实现了对中低速旋转的角度测量,可测角度范围为-360°～360°,且误差低于1%. 详细介绍角度测量的实现,并对测量结果和误差进行分析.

基于低双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪的超低温度系数扭曲传感器

研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动.光谱峰值波长随扭曲角度变化符合Sinc函数关系,理论分析与实验相符.传感器灵敏度为1.00nm/°,分比率为0.01°,并具有超低的温度系数-0.5pm/℃.

扭转双折射光纤Sagnac干涉仪及电流传感

光纤固有和外界线性双折射是光纤电流传感实际应用的主要障碍．本文应用琼斯矩阵分析了扭转双折射光纤Ｓａｇｎａｃ干涉仪的偏振光干涉及电流传感，从理论上讨论了光纤线性双折射对Ｓａｇｎａｃ电流传感的影响，并指出为有效地抑制这一影响，要求的扭转速率约为２００ｒａｄ／ｍ的量级，此外，旋转Ｓａｇｎａｃ环两输入端面使它们的本地坐标系间夹角满足τｚ＋δ＝（ｎ＋１）π可进一步减小上述影响．

分布式光纤Sagnac干涉仪中基于倒谱的多分辨率入侵定位算法

基于Sagnac结构的分布式光纤干涉仪具有灵敏度高和动态范围大等特点,特别适合监测入侵信号,并确定其发生位置.不同于现有的时域自相关及频域陷波点定位方法,本文提出将两相干光束相位差信号变换到倒谱域,通过倒谱系数峰来方便准确地确定入侵位置.此外,为克服倒谱定位中降采样带来的分辨率粗糙问题,提出了多分辨率定位综合的改进方法.通过改变降采样因子和利用高阶倒谱峰两种措施对同一入侵信号得到一系列定位值,并对所有定位值取平均作为入侵信号的最终定位值.实验首先在距离传感光缆尾端40.498 km处制造3个入侵信号.采用本文提出的倒谱方法对该入侵得到84个定位值,综合后的定位误差分别只有9 m,17 m和11 m,显示了对入侵信号定位的准确性.之后对不同位置的入侵信号进行定位,7次实验的定位误差的标准差达到12 m,而相同情况下的自相关方法和陷波点方法的定位误差标准差分别为695 m和118 m.此外,这种方法还具有操作简单、易于自动测量等特点,有望在Sagnac干涉传感系统中发挥重要作用.

光纤Sagnac干涉仪在智能预警系统的应用研究

针对电力系统高危险性场景远程监管、野外无人值守等问题,本文基于光纤干涉原理对光纤扰动信号识别、入侵快速判定算法、干扰位置定位等技术进行分析,并结合视频监控、声光报警等多种安防系统关键技术,提出了基于光纤萨格纳克干涉仪的周界安防智能预警系统架构,该系统具备性能稳定、敏感度高、反应及时等重要特性,有效地解决了传统预警系统存在的抗干扰能力差、误报率高等问题,可实现电力系统周界全天候、无间歇的智能化集中管控,实现系统入侵、安全事故信号自动识别和辨识、远程自动报警、入侵行为恐吓等功能。本文所构建的周界安防智能预警系统丰富了光纤萨格纳克干涉仪在智能预警系统中应用,可有效提升我国电力系统远程、无人监控的智能化水平。

虚拟光纤Sagnac干涉仪及其数模混合解调系统

解调算法在Sagnac干涉仪系统中占有重要地位。目前已经提出的一些数字开环解调算法在运算过程中时常会出现某些特殊相位点互相混淆的问题,这会导致系统输出错误的解调结果。在对特殊相位点的产生原理进行理论分析的基础上,设计了一种以集成电路芯片为核心的虚拟光纤Sagnac干涉仪系统。该系统可以便捷地解决使用光纤Sagnac干涉仪难以对特殊相位点进行检测的问题,同时,可以方便地判别解调系统在这些特殊相位点是否会发生错误解调。最后,利用该虚拟Sagnac干涉仪对一种数模混合解调系统进行了特殊相位点测试。并通过实验测得该虚拟光纤Sagnac干涉仪的标度因数为49.9°/V;标度因数的非线性度为0.167%,标度因数的不对称度为0.088062%,零漂小9.5265°/h。

基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器(英文)

提出并研究了基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器。扰动作用在传感光纤上引起传输光波相位的变化,可以通过Sagnac干涉仪进行检测。所提出的光纤传感器包括三个Sagnac干涉仪,它们共用一个宽带光源(BBS),并通过两个光电探测器(PD)检测干涉信号。由于宽谱光源的相干长度很短,因此只有经历相同路径的两束光会发生干涉,这样的路径存在三条。其中一个光电探测器检测有着相同环路长度的两个Sagnac干涉仪的信号之和,另一个光电探测器检测由法拉第旋光镜和传感光纤组成的干涉仪中的干涉光强。通过对探测器接收到的信号进行数学运算可以对扰动进行定位。实验结果表明,所提出的传感器可以检测并定位扰动。10次实验的最大定位误差为370 m,平均定位误差为270 m。

基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏检测和定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位.阐述了该传感技术的工作原理和泄漏点定位方法,并推导了泄漏引起的光信号相位变化表达式。管道泄漏实验结果表明,水压为0.3MPa时,该技术能有效地检测到管道泄漏的发生并准确定位。

基于Sagnac干涉仪的保偏光纤拍长测试技术

分析了一种由单模光纤耦合器和保偏光纤组成的混合光纤Sagnac干涉仪的反射谱和透射谱,揭示了这种干涉仪的光谱调制特性.基于其透射光谱的极值点特征,提出了一种简单、高精度的保偏光纤拍长测试技术并进行了精度分析,确定了待测保偏光纤长度的优化参数;搭建实验系统进行了实际测试.实验结果和理论估计一致.研究表明:该技术操作方便、测量可靠,拍长测量精度可优于0.01 mm.

光纤Sagnac干涉仪中单光子干涉及路由控制

介绍一种光纤中稳定的单光子干涉以及单光子路由控制方式 .使用Sagnac单光子环形干涉仪 ,通过分时相位调制 ,改变其顺时针和逆时针两路光子间的相位差 .在Sagnac单光子环形干涉仪中 ,顺时针和逆时针两路光子走过的是同一段光纤 ,简便有效地补偿了光纤长度随时间缓变带来的相位涨落 ,而且两路光子经历了相同的偏振模色散 ,较好地抑制了偏振态波动对单光子干涉的影响 .在长达 5km的 15 5 0nm单模光纤中 ,获得大于 98%的单光子干涉和大于 90 %单光子路由控制 ;在长度为 2 7和 5 0km光纤环路中 ,分别获得大于 94 %和 84 %单光子干涉 。

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9 kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统。采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量。实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3 nT,并给出36.75 g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号。

基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器

提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大,游标放大倍率越容易控制和实现,因此,从制备角度上讲,谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。

Sagnac干涉仪与光纤环形激光器

依据相干光学理论 ,以现代激光干涉测试技术中的光纤Sagnac干涉仪为例 ,分析和讨论了光纤环形激光器的基本工作原理 ,并结合其物理原理简要地介绍了光纤环形激光器和光纤陀螺 (FOG)的应用和发展前景 .

基于Sagnac干涉仪的光纤非接触式瞬变信号测量技术

基于对Sagnac干涉仪在外界瞬变信号影响下响应特性的理论分析,提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的非接触式测量技术.针对陷波波形的特性,提出了相应的解调技术.实验结果表明,基于Sagnac干涉仪的非接触式测量技术不仅能识别瞬变信号,同时能实现对信号源的良好定位,相对定位准确度达到1.5%.

基于Sagnac干涉仪的多点局部放电检测系统

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪用于多点局部放电超声检测的光纤传感系统。该超声检测系统由光源、单模光纤延迟线、光纤耦合器、相位调制器、偏振控制器和对比度为1的光纤Sagnac干涉仪组成。首先介绍了传感系统的超声检测的原理,然后搭建了模拟局部放电超声实验平台,利用Nd∶YAG激光器照射钢板激发出的表面波和高频声源,针对局部放电超声在钢板和变压绝缘油中的传播情况进行了实验。实验结果证明了使用该系统用于局部放电超声检测的有效性,在100 kHz~200 kHz频率范围内,信噪比可达40 dB以上,同时实验验证了该Sagnac传感器对局部放电超声的多点检测能力。该光纤超声检测系统结构简单,频率响应高,成本低廉在局部放电等领域有着巨大潜力。

基于马赫-泽德干涉仪级联结构的高灵敏度光纤温度传感器

光纤温度传感器由于其结构的小型化和抗电磁干扰能力强受到了研究者的广泛关注,但目前部分传感器灵敏度无法满足实际需求。针对这一问题,提出了一种基于Lyot滤波器和马赫-泽德干涉仪级联的高灵敏度光纤温度传感器。马赫-泽德干涉仪由两个级联的气泡型凸锥组成,因其全保偏光纤结构具有较好的稳定性。同时,作为传感干涉仪的Lyot滤波器是通过在两个线偏振器之间以45°角熔接一段保偏光纤制成。通过调整Lyot滤波器中传感部分保偏光纤的长度,使其自由光谱范围接近马赫-泽德干涉仪,从而产生游标效应增强级联传感器的灵敏度。实验结果表明,Lyot滤波器的灵敏度为-1.4 nm/℃,级联传感器的灵敏度提高到-28.3 nm/℃,灵敏度放大倍数为20.2。所提出的光纤温度传感器偏振稳定性强、制作简单、灵敏度高,能够满足工业领域中的高精度应用需求。

Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统实验研究

本文对Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统进行了实验研究,作者在实验环境下搭建了该系统,并在多个位置多次进行了扰动模拟实验,验证了Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统中使用时域互相关方法对扰动进行定位的理论正确性和实验条件下的可行性,填补了之前研究只有理论分析和仿真而无实验数据的空白。

非线性光纤Sagnac干涉仪精度分析研究

非线性光纤Sagnac干涉仪具有突破标准量子极限的优点,可实现超高精度地球自转角速度的测量。通过理论建模和数值仿真,阐明了非线性光纤Sagnac干涉仪的增益系数、光纤环长度、光纤环面积和激光波长等参量对干涉仪精度的影响。在测量地速的条件下,光纤环半径取0.5m,光纤环长度为20km且非线性增益系数大于3.582时,干涉仪灵敏度能够达到10-6(°)/h(量级),为实现高灵敏度非线性光纤Sagnac干涉仪提供了支撑。

非线性Sagnac光纤干涉仪及其改进形式

首先介绍了标准Sagnac光纤干涉仪的构成及工作原理,然后着重讨论了基于标准形式的三种改进形式。对于每种改进形式,详细地介绍了它们的结构、新的开关特性、工作原理和主要的应用。