耦合器对全光纤干涉仪系统调制度影响的研究

本文分析了非理想状态下的2×2耦合器(包括耦合器Ⅱ和耦合器Ⅲ)与两个耦合器之间的光纤延迟线损耗对全光纤干涉仪系统的调制度的影响。

光纤耦合器与速度干涉仪的灵敏度

通过改进光纤定向耦合器的结构,可以显著提高光纤速度干涉仪的灵敏度。该文从熔融拉锥型光纤定向耦合器的数学模型出发进行研究,详细分析了2×2和3×3型光纤定向耦合器在全光纤速度干涉仪(AFVISAR)中的具体作用,并对此两种结构的光纤速度干涉仪的性能(主要是灵敏度)的优劣进行了对比分析,表现出3×3型光纤定向耦合器构成的两端探测系统的优越性。最后提出采用N×N型光纤定向耦合器可能带来的光纤速度干涉仪性能的提高和适用局限性。

一种新型全光纤速度干涉仪

基于传统速度干涉仪(VISAR)和光纤速度干涉仪(AFVISAR)的特点,提出了一种由光纤和光纤耦合器组成的工作波长为532nm的新型全光纤速度干涉仪(NAFVISAR)。该干涉仪采用多模光纤器件构成分离系统,单模光纤器件组成核心部分。由于有两路携带不同信息的光束经不同路径传输到耦合器中,当这两路光束满足干涉条件时,可利用它们的干涉场信息来调解出被测靶的信息,从而区分波面的加减速变化。用该系统进行了Hopkinson森杆一维应力加载下的入射杆端面的速度剖面测试,实测速度最大值为49. 36m/s,与理论速度的最大值50. 16m/s基本符合,实现了全光纤速度干涉仪的实用化。

提高全光纤速度干涉仪系统灵敏度的一种方法

介绍了用3×3耦合器代替2×2耦合器来提高探测器灵敏度的一种方法。先用3×3耦合器的耦合模理论得出了3×3耦合器的输出端输出的三路信号相位差的特性,然后解释了这种输出特性能提高探测器灵敏度的原因,最后讲述了在实际操作中提取输出端信号的方法。

一种基于3×3耦合器构造干涉仪的被动解调新方法

提出一种基于3×3耦合器干涉信号的全新被动解调方案,方案基于简单的数学运算,利用2路干涉信号,消除了单路信号的不灵敏区,不需要校准。与相位生成载波技术(PGC)和过去基于3×3耦合器的解调方案相比,不需要载波、滤波器,不需要3×3耦合器有严格的分光比,而且更加具有实用性。最后通过使用稳定化光源和采样率满足fs Aω情况下的测速实验,验证了方案的正确性和可行性。

四级方向耦合器组成的全光纤波长交错滤波器

提出了一种由两个2×2和两个3×3光纤耦合器级联组成的全光纤Mach-Zehnder干涉仪型波长交错滤波器,由光纤传输理论,得到光谱的输出表达式。分析结果表明:组成滤波器干涉臂的第三对臂长差为第一对臂长差的2倍时,耦合器分光比取一些定值可得到输出波形通带平坦、透射率形态近似于方波的波长交错滤波器,谱线峰间的波长间隔约1.6nm。通过实验所得的结果与理论相吻合。

全光纤速度测量仪的研究

本文提出一种由单模光纤及其无源器件构成的全光纤速度测量仪。在具体分析该测量仪的工作原理基础上研制了一套实用的速度测量系统,并且将该干涉仪与传统的迈克尔逊速度干涉仪进行了比较。将其应用于喇叭的振动测量中,获得了稳定的、可重复的实验曲线。

顺变柱体型全光纤加速度检波器敏感元件

本文阐述了顺变柱体型全光纤加速度检测波器敏感元件的工作原理及结构设计。该敏感元件包括两个顺变柱体和一个质量块，两顺变柱体上都紧紧地缠绕着单模光纤，形成了迈克尔逊干涉仪的两个臂。经理论计算证明，其灵敏度和频率响应可通过适当选择顺变柱体的材料和尺寸、质量块的质量及光纤包层直径来设计确定。

全光纤VISAR在动高压中的测量技术探索

介绍了全光纤任意反射面速度干涉仪 (F VISAR)的原理 ,并在动高压条件下进行了初步应用。结果表明 ,在Hopkinson杆实验中冲击速度较低 ,全光纤VISAR系统工作性能很好 ;在一级轻气炮实验中冲击速度较高 ,尚存在一些技术问题 ,并对此进行了分析与讨论。

全光纤VISAR系统中色散问题的研究

全光纤VISAR进入干涉仪能产生干涉的两光束光程差近似为零 ,是全光纤VISAR测速的前提条件 .对此 ,研究了低输入光功率时 ,单模光纤的色散对全光纤VISAR光程差的影响 。

全光纤VISAR系统中条纹常数的分析

全光纤VISAR系统具有大的测速范围,其测速的动态范围和条纹常数有关。从干涉光路的实现原理出发,推导出速度与条纹常数的关系式,并分析了FVISAR系统不同速度分档下的条纹常数确定。在保证1．5％精度及假设光源相干长度为1 mm的前提下,给出了具体的速度分档情况。

一种多路光纤接收漫反射信号的全光纤测速仪

在比较了各种光纤测速仪的特点之后,提出了一种基于激光束反射原理,一路发射多路接收的全光纤测速系统,并详细介绍了系统的原理和结构。由于采用多根光纤回路及准直透镜,本系统不仅可以获得良好的出射光束,还可以将漫反射信号通过透镜会聚到后焦面的多根接收光纤中,从而扩大了接收口径,增强了接收光强。实验与理论分析表明,该系统具有较大的测速范围,稳定性好,可以对远距离运动目标进行有效测速。

全光纤多模速度干涉仪的研究

针对传统全光纤单模速度干涉仪在爆炸冲击试验中,前端的单模准直器对高速运动的物体的漫反射光难以有效收集,提出了全光纤多模速度干涉仪的装置。利用超辐射发光二极管作为光源,初步验证了全光纤多模速度干涉仪的可行性。主要阐述了全光纤多模速度干涉仪的原理和结构,并将其与全光纤单模速度干涉仪在喇叭振动速度的实验中进行比较,取得了一致的结果,最后还进行霍普金森压杆撞击实验,实测的速度最大值为10.49 m/s,与理论值10 m/s符合较好。

用于多点测试的全光纤速度干涉仪研究

基于时分复用(TDM)原理,提出了一种新型的用于多点速度测试的全光纤干涉系统,通过同一个冲击靶面的测速实验验证方案的可行性。该系统通过在原有全光纤速度干涉仪(AFVI)的探测端口引入光纤耦合器和延迟线,由于延时的存在,被测点干涉信号之间在时间上存在相同的延时,利用时分复用原理,能够实现以往需要多套速度干涉仪才能实现的对测试靶面的多点测试功能。通过对同一个测试自由面上的两点进行测试,得到了具有一定时延的相似干涉条纹,而且延迟的时间与光纤延迟线对应。实验验证了系统设计的正确性。

一种路径消扰型全光纤速度干涉仪

在使用全光纤速度干涉仪测速时,由光纤传输路径引入的环境噪声会影响速度测量的准确性.提出了一种路径消扰型全光纤速度干涉仪.构建了两个具有完全对称光路结构的传感子系统,其中一个子系统采用传统全光纤速度干涉仪的结构,记录自由面运动和噪声的叠加信号;另一个子系统用于记录噪声信号.同一振动扰动在两子系统中引起的相位移动相同,通过对两子系统测量得到的相位信号做处理,可以实时修正由噪声造成的相位偏差.实验结果表明,该路径消扰型全光纤速度干涉仪能很好地抑制宽频噪声和固定频率噪声对测速结果的干扰.系统对固定频率噪声的抑制能力达30dB,抗干扰能力明显提升,速度测量的准确性得到了提高.

顺变柱体型全光纤加速度检波器

介绍了顺变柱体型全光纤加速度检波器的工作原理及结构设计。该检波器包括两个顺变柱体和一个质量块 ,两顺变柱体上都紧紧地绕着单模光纤 ,形成了迈克耳孙干涉仪的两个臂。两干涉臂的端面镀有高反铝膜。初步测试结果表明 ,检波器在共振频率以上有较好的频率响应 ,输入信号与输出信号吻合得较好。

三分量全光纤加速度地震检波器的设计

本文介绍了顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器。该检波器由 1个质量块 ,6个顺变柱体 ,3套迈克尔逊干涉仪光路组成。其单一轴向的加速度可达 10 3rad/ g(其中 ,g为重力加速度 ) ,可同时检测 3个轴向的加速度 ax、ay、az,矢量合成得空间加速度 a,从而实现加速度的实时。

空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器

设计了介绍一种新型空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器。该检波器作为加速度检测设备,采用3个迈克尔逊光纤干涉仪光路,用6个空心顺变柱体共同支撑1个质量块构成三维简谐振子系统。对实验样机进行的模拟实验测试表明:共振频率为308Hz,工作频带向低频移动,频响特性曲线与理论计算相符。加速度灵敏度的理论计算值为15.7×103rad/g,能满足大多数场合下对加速度精确测量的要求。

三分量全光纤加速度检波器及数字处理系统

研制出三分量全光纤加速度检波器及其数字信号处理系统。该检波器由一个质量块 ,六个顺变柱体 ,三组迈克耳孙干涉仪光路组成。顺变柱体是检波器敏感元件中的关键部件。该检波器数字信号处理系统以TI公司的高性能数字信号处理芯片为核心 ,辅以必要的电路 ,实现了对加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿。测试结果表明 ,检波器在共振频率以上有较好的频率响应 ,输入信号与输出信号吻合较好 ;检波器在共振频率以下亦有较好的频率响应。

马赫-曾德尔干涉仪型波长交错器研究

提出薄膜器件与光纤器件构成组合器件的概念 ,详细研究了薄膜Gires Tournois干涉仪型光学全通滤波器与光纤马赫曾德尔干涉仪组合成的波长交错器的传输特性。并讨论了反射系数、损耗、色散、耦合比等参量对器件性能的影响。最后 ,提出一个双向马赫曾德尔干涉仪组合器件的方案及其在双向波分复用系统中的应用。