温度对扭转光纤环性能的影响

从理论上和实验上研究了温度对扭转光纤环性能的影响。结果发现,当注入线偏振光时,扭转光纤环内存在一个弱主轴,并且其方向会随着温度的变化而偏移;而注入圆偏振光时,输出光仍然是一个比较好的圆偏振光,在同样的温度范围内,椭圆度变化很小。为进一步提高光纤大电流传感器的稳定性研究提供了一个有益的参考。

扭转光纤环Verdet系数的干涉法测量

提出采用干涉的方法测量几种不同扭转圈数的扭转光纤环的Verdet系数.其结果与已知的直退火光纤在1.322μm波长和直扭转光纤在0.633μm波长下采用测量偏转角Δθ方法测得的结果基本一致.实验数据采用目前研制光纤电流传感器最常用的Sagnac干涉方法,并在最常用的1.31μm波长光源下得到,因此对进一步研究扭转光纤环电流传感器具有实用价值.

多叶应力区扭转光纤的耦合模理论

从线性极化模的耦合模理论出发,分析了双叶应力区扭转光纤,即扭转保偏光纤,和四叶应力区扭转光纤。推导应力引起的在光纤芯区各向异性的介质张量表达式;利用该表达式得到线性极化模在有转角时的多叶应力区光纤中传输的耦合模方程;从而推得多叶应力区扭转光纤中的超本地模,由超本地模的相位常数来确定该光纤的双折射。在双叶、四叶应力区理想对称的条件下,前者可以得到较高的椭圆双折射,而后者则无任何双折射。同样的结论可推广到8叶或16叶的扭转光纤,都无任何双折射。

螺旋芯光纤SPR传感器制作方法及其传感特性

基于空间棱镜的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感系统可以通过改变入射角调节共振波长,但对于光纤SPR传感器实现这种调节方法很困难。因此,提出了一种基于侧面抛磨螺旋芯光纤(Helical-core fiber,HCF)的SPR传感器,HCF是通过扭转偏芯光纤而制成的。深入研究了包层回音廊模式(Whispering gallery modes,WGM)和纤芯基模两种SPR激发方法。结果显示,螺旋芯光纤SPR传感器的共振波长和灵敏度可通过改变HCF的螺距来有效的调节。螺距为1.40 mm的传感器在待测介质折射率为1.3330~1.3752时,平均灵敏度可以达5800 nm/RIU,使用更小螺距的HCF可进一步提高灵敏度。根据这些特性,可在同一根单芯HCF或者多芯HCF上使用不同螺距制备SPR传感阵列用于多参量测量,在化学和生化传感领域会有广泛应用。

可补偿偏置漂移的扭转光纤电流传感器

针对扭转光纤电流传感器由于环境因素（如温度、压力、振动）变化使光纤中传输光偏振态改变，从而导致传感器输出信号漂移问题，提出了一种新的信号处理方法进行克服。这一方法适用于交变电流的检测。实验中通过旋转输入线偏振光偏振方向的方法检验了所提方法的有效性，证明这种补偿方法对传感器偏置相位的任意偏移均适用。

扭转保偏光纤的三维折射率测量

基于数字全息显微层析技术,采用横向干涉系统,旋转被测的扭转保偏光纤,获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录,通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布,并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布,揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示,扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转,但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置,并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.

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．

扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵

导出由光纤双折射参数、扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤的 Mueller矩阵 .Mueller矩阵具有实二重简并的本征值 1,求得对应的本征矢即扭转椭圆双折射光纤本征偏振态的 Stokes矢量 .偏振方向沿光纤特征方向的线偏振光输入 ,将得到偏振方向不同的线偏振光输出 .还讨论了扭转椭圆双折射光纤和椭圆偏振器等效等问题 .

扭转椭圆双折射光纤的非扭转等效

由光纤长度、双折射参数和扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤Jones矩阵和Mueller矩阵,求得其本征值和本征矢,并和椭圆延迟器的Jones矩阵、Mueller矩阵、本征值和本征矢比较,从而说明扭转椭圆双折射光纤可以和等长度的无扭转椭圆双折射光纤等效.两种矩阵表达式下求出的等效椭圆双折射参数相同,据此对等效性进行了深入讨论.

扭转椭圆双折射光纤的本征值问题

求得由光纤长度、双折射参数和扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤Jones矩阵和Mueller矩阵的本征值、本征矢、本征偏振态和对应的等效双折射矢量及其在Poincare球上的表示,给出任意椭圆偏振态关于本征偏振态分解的幅值和光强表达式,并对扭转椭圆双折射光纤的拍长等问题作了初步讨论.

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。

保偏光纤陀螺轴向磁敏感特性研究

研究了与光纤线圈敏感轴平行的轴向磁场作用下保偏光纤陀螺的漂移特性,建立了保偏光纤陀螺产生的非互易相位差与入射光偏振态关系的数学模型,并对该模型进行了实验验证.结果表明：轴向磁场对保偏光纤陀螺产生的非互易相位差源于光纤线圈内光纤的弯曲,且与线圈中光纤扭转分布具有密切关系,即当线圈绕制完毕,光纤扭转分布固定时,对应的保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度不变;保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度与射入光纤线圈内光的偏振态密切相关,通过改变入射偏振光的入射角,可在0~5°/h/mT范围内改变典型保偏光纤陀螺的轴向磁场灵敏度.

光纤参数、测试及设备

TN25 96010369移动侧向压力法测量高圆双折射光纤=Measure-ment of circular birefringence in highly circu-larly birefringent fibers using the moving lat-eral force method[刊,中]/董小鹏,钱景仁(中国科技大学无线电电子学系。安徽,合肥(230027))∥光学学报。—1995.15(2)。

飞秒激光加工扭转型长周期光纤光栅的特性研究

随着光信息技术的发展,长周期光纤光栅(LPFG)凭借其插入损耗小、传感灵敏度高,体积小等优点,广泛应用于光纤传感和光纤通信等领域,成为最具有发展前途的光子无源器件。作为加工光纤传感器等重要功能器件的飞秒激光,其在透明介质内部的三维结构加工上具有高峰值功率、热效应小等得天独厚的优势。介绍了采用飞秒激光刻写不同扭转周数的扭转型长周期光纤光栅,并分析了其扭转特性。通过对比扭转2、4、6和8周的长周期光纤光栅的扭转调控实验结果,发现8周的扭转型长周期光纤光栅在单方向上主谐振峰波长对扭转率的响应灵敏度达到了117.4pm/(rad/m),线性度达到了0.999 5,波长调控范围约12.33nm,非常适合波长和带宽调控。实验研究了8周扭转型长周期光纤光栅的曲率特性,发现这种方式下刻写的扭转型LPFG在大曲率(13)各个方向下,光谱0°和180°相似,90°和270°相似,但是这两对光谱差异很大,即该光栅依然有各向异性。

保持法拉第效应的光纤环行腔结构

对两种扭转光纤环行腔结构进行了理论分析，表明这两种结构能有效地保持法拉第效应，可用于电流传感和光纤陀螺。另外这两种结构对环境温度影响有较强的抑止作用，有较大的实用价值。

圆双折射光纤的几何判别原理

基于耦合模理论,提出一种判别圆双折射光纤的简易方法。首先指出在单模工作条件下的线双折射光纤中,一对互相正交的线偏振模间耦合系数为虚数,而在圆双折射光纤中,耦合系数为实数。从上述事实出发并根据单模光纤横截面上折射率分布的对称性,确定了光纤轴向倒置后几何形状不变是圆双折射光纤的三个必要条件之一。利用这种判别方法,可以确定对互易光纤而言,只有扭转圆光纤和熔融状态下制作的螺旋光纤才是真的圆双折射光纤。

抑制光纤陀螺径向磁敏感性研究

研究了与光纤线圈平面平行的径向磁场作用下光纤陀螺的磁敏感性,分析了径向磁敏感性的主要机理是光纤扭转。基于此提出了利用补偿光纤环来抑制陀螺的径向磁敏感性的方法,通过控制补偿光纤的扭转分布特性,产生一个可控的补偿相位来抵消原有光纤环的径向磁敏感性误差。建立了补偿相位、径向磁敏感度与光纤扭转分布特性关系的数学模型,并对该模型进行了数据模拟和实验验证。通过定义补偿效能评估了径向磁敏感性的抑制效果,实验结果可以看出,径向磁敏感性补偿效能达到了63.76%,综合磁敏感性补偿效能达到了42.83%,表明该方法可以在一定程度上可以抑制光纤陀螺的径向磁敏感性。