双程前向结构掺铒光纤光源稳定性的实验研究

为了获得高稳定的光纤陀螺掺铒光纤光源,理论分析了平均波长受温度变化的影响因素,实验研究了双程前向(DPF)结构掺铒光纤光源平均波长温度稳定性。主要通过优化铒纤长度来减小铒纤的本征温度系数对光源稳定性的影响,优化泵浦功率使其引起平均波长的变化达到最小。最终获得了掺铒光纤光源在双程前向结构下的优化铒纤长度12.2m和优化泵浦功率150mW,对比分析了包括优化铒纤长度在内的三个长度下,不同泵浦功率对光源的平均波长、输出功率和谱宽的影响;测量了不同长度铒纤的本征温度系数,获得了平均波长稳定性为-0.452ppm/°C的双程前向光纤光源。

高精度光纤陀螺用掺铒光纤光源辐照性能试验

针对高精度光纤陀螺的空间应用,理论分析了用于高精度光纤陀螺的不同结构掺铒光纤光源的抗辐照性能,指出了单通后向结构的掺铒光纤光源具有更好的抗辐照性能。对单通后向结构采用不同掺杂浓度的掺铒光纤设计并研制了掺铒光纤光源,在实验室用Co60辐照源进行了大小两个剂量率的辐照试验,监测了掺铒光纤光源平均波长和输出光功率随辐照总剂量的变化,试验结果表明:掺铒光纤掺杂浓度较高时,掺铒光纤光源的抗辐照能力较强;辐照剂量率较小时,掺铒光纤光源功率随辐照总剂量的降低速度更慢。掺杂浓度较高的掺铒光纤光源可以满足高精度光纤陀螺空间应用的要求。

采用光纤滤波器的高波长稳定性掺铒光纤光源(英文)

研究了双程后向结构掺铒光纤光源的平均波长对泵浦功率的依赖性。实验结果表明,通过采用掺铒光纤滤波器以及选择合适的泵浦功率,平均波长随泵浦功率的变化能够降低到-9 ppm/mW。在-40^+60℃温度范围内,光纤光源的平均波长不稳定性小于33 ppm(峰峰值)。采用5 m长的掺铒光纤、泵浦功率55 mW与泵浦波长974.2 nm时,光纤光源输出光波的谱宽达到17 nm,功率达5.83 mW。

铒离子浓度对掺铒光纤光源性能影响研究

研究了铒离子掺杂浓度对掺铒光纤光源的泵浦效率和波长稳定性的影响。在设计好的单程后向光源中采用5种不同类型的光纤分别进行了实验,通过比较采用不同光纤时掺铒光纤光源的输出特性发现掺铒光纤光源的泵浦效率随铒离子浓度增大而先增大;铒离子浓度过高时存在群聚效应,光源泵浦效率反而下降,群聚效应使泵浦效率下降了20%。泵浦阈值则随着铒离子浓度的增加从18.3mW增加到了32.4mW。通过试验发现光纤优化长度依比例决定于掺铒光纤中的铒离子浓度,而泵浦波长与光源波长的关系却不受铒离子浓度影响。比较采用不同铒离子浓度光纤的光源的小范围温度特性,较低浓度的光纤温度稳定性好于高浓度的温度稳定性将近100ppm。通过实验确定掺铒光纤中最适宜的铒离子浓度在110mol左右。

增益平坦滤波器在掺铒光纤光源中的应用

掺铒光纤光源的输出光谱有两个不对称峰,但光源的应用一般都要求有比较平坦的增益输出。借鉴EDFA的增益平坦技术,简述了几种增益平坦滤波器的工作原理及优缺点,包括电介质薄膜滤光片、光纤光栅滤波器、马赫-曾德尔滤波器、光子晶体光纤光栅滤波器和基于高双折射光纤环形镜的滤波器。指出目前采用长周期光纤光栅和电介质薄膜滤光片作为光纤光源的滤波器是比较适合的选择。最后以电介质薄膜滤光片为例,给出了C波段掺铒光纤光源增益平坦的实验结果,并与滤波前做了对比分析。实验表明,滤波器的加入使光纤光源获得了增益平坦的输出光谱。

泵浦功率对掺铒光纤光源性能影响的实验研究

超荧光掺铒光纤光源技术是高精度光纤陀螺的关键技术之一,其优劣直接影响陀螺的性能。在完成铒纤长度优化设计的基础上,实验分析了泵浦功率对掺铒光纤光源平均波长以及带宽的影响,同时在-20￣60℃的温度范围内,测量了不同泵浦功率条件下掺铒光纤光源平均波长、带宽和输出功率随温度的漂移。实验结果表明,当泵浦功率在60￣120 mW范围内时,平均波长受泵浦功率的影响约为-6.5 ppm/mW,可以根据光纤陀螺对输出功率和带宽大小的要求在此范围内选择合适的泵浦功率。最终装配样机的平均波长的长期稳定性(6 h)达到5 ppm(峰-峰值),短期稳定性(1 h)达到2 ppm,可以在此基础上定制合适的光纤光栅滤波器,对ASE光谱进行滤波,使谱形满足高精度光纤陀螺的要求。

掺铒光纤光源的数值模拟及软件实现

从铒离子在玻璃基质的能级结构出发,分析掺铒光纤光源工作机理,建立光纤光源物理模型,即泵浦光和信号光沿铒纤的传播方程.将荧光光谱划分为10个波长带,模拟算法的核心为求解21维常微分方程的边值问题.采用打靶法将常微分方程的边值问题转化为初值问题,使用龙格-库塔法求解,用Visual C++编程实现.该数值模拟算法及软件实现对掺铒光纤放大器和激光器的研究提供了借鉴.

双程后向结构掺铒光纤光源的实验研究

为了获得高稳定光纤陀螺掺铒光纤光源,分析了光源平均波长受温度变化的主要影响因素,实验研究了双程后向结构光源平均波长温度稳定性。主要通过优化铒纤长度和泵浦功率来减小铒纤本征温度系数及泵浦功率对光源平均波长温度稳定性的影响。同时分析了铒纤长度和泵浦功率对光源的平均波长、输出功率和谱宽的影响,最终选取掺铒光纤光源在双程后向结构下的铒纤优化长度10.1 m和泵浦优化功率160 mW。测量了10.1 m铒纤的本征温度系数为0.434×10-6/C。研制了掺铒光纤光源整机,对其进行温度稳定性测试,获得了平均波长稳定性1.18×10-6/C高稳定双程后向掺铒光纤光源。

双程前向结构掺铒光纤光源的稳定性研究

为了获得高稳定宽谱光源,实验研究了双程前向结构掺铒光纤光源稳定性.分析了铒纤长度和泵浦功率对光源的平均波长、输出功率和谱宽的影响,通过优化铒纤长度和泵浦功率来减小铒纤本身和泵浦功率对光源稳定性的影响.实验结果表明:在铒纤优化长度10.10m和泵浦优化功率160mW时,掺铒光纤光源的稳定性达到最优,其平均波长和输出功率变化分别为0.005nm和0.035mW.

掺铒光纤光源的模拟算法与改进

对掺铒光纤光源的数值模拟的传统算法-打靶法进行了优化改进,并根据打靶法的特点,增加了初值估算模块。改进的算法在保证精度的同时使模拟的收敛性和收敛速度都有较大的提高,显著缩短了迭代时间。我们还利用改进的打靶法对不同结构光源的输出特性随光纤长度的变化做了模拟分析,相关结论与实验结果相一致。

掺铒光纤光源泵浦源温度控制系统设计

一种新的光纤光源泵浦源温度控制设计方案被提出来.在该方案中分别设计了测温电路、热电制冷器驱动电路和温度控制逻辑.测温电路采用改进的"桥式"测温电路,降低了电路成本,提高了测温精度.热电制冷器采用专用芯片MAX1968驱动,可以保护元器件.用FPGA实现控制算法,采用数字步进式的控制方法,以提高控制精度,方便系统调试,在此系统的控制作用下,泵浦源温度为0.1℃内,并给出了实验曲线.

抑制掺铒光纤光源强度噪声的方法研究

目前,高精度光纤陀螺普遍采用掺铒光纤光源,对这种陀螺来说检测灵敏度受强度噪声限制。分析了强度噪声的特点及对陀螺的影响,并提出了一种软件实现的方法来抑制强度噪声,经验证随机游走减小了30%。

双级单泵浦高斯型谱掺铒光纤光源研究

与宽谱光纤光源相比,高斯型谱掺铒光纤光源更适合应用在高精度光纤陀螺中。理论分析了谱型调整的影响因素,采用双级单泵浦光源结构,当优化两级铒纤长度分别为18m和20m、泵浦功率为50mW时,在无外部滤波器情况下获得了全温-40℃～+60℃内的平均波长稳定性为105ppm的高斯型谱光源。在此基础上,组装了干涉式光纤陀螺样机,测得静态条件下零偏稳定性为0.0334°h,通过Allan方差分析得到随机游走系数为0.00052°h^(1/2)

用于高精度光纤陀螺的宽带掺铒光纤光源

综述了掺铒超荧光光纤光源的国内外研究发展现状,详细探讨了单程前向、单程后向、双程前向、双程后向等几种典型的光源结构;分析了掺铒超辐射型光纤光源的输出特性与泵浦光波长、泵浦功率、光纤长度以及光学反馈的关系;并介绍了当前为改善光源带宽、平均波长稳定性以及输出功率这三个主要参数以满足高精度光纤陀螺的需求所做的一系列探索及研究现状,指出了其技术难点,对掺铒超荧光光纤光源的研究具有一定的参考价值。

C+L波段双级双泵浦的宽带掺铒光纤光源研究

针对光纤通信技术、光纤传感以及光谱测试等领域对宽带光源的要求,本文以C+L波段掺铒光纤光源为研究对象,构建了双级双泵浦源的仿真系统,在单级双泵浦源的基础上,改变泵浦LD的功率、掺铒光纤的长度等参数进行仿真实验,寻找出该掺铒光纤光源合适的光纤长度以及泵浦功率大小。最后,将它和同等泵浦功率下的单级双泵浦掺铒光纤光源进行对比分析,得出单级双泵浦掺铒光纤光源的平坦度与输出光功率不如双级双泵浦掺铒光纤光源的结论。

掺铒光纤光源测试自动化技术研究

通过分析掺铒光纤光源生产过程中的测试流程,找到了制约掺铒光纤光源产能提升的瓶颈。提出了设备控制自动化、数据采集自动化和数据处理及报告生成自动化总体技术方案。在硬件方面引入了分光同步测试技术和分时复用测试技术,简化了测试操作的过程,在软件方面引入了Visual Basic和Office相结合的技术,简化了数据处理和报告编写的过程。通过采用设备自动控制、数据自动处理技术,实现了从测试数据采集到测试数据处理直至测试报告生成全流程自动化,提升了测试效率。

双级单泵浦结构的高斯型掺铒光纤光源研制

高斯型掺铒光纤光源稳定性高,可有效减小光纤陀螺相位误差,从而提高光纤陀螺的测量精度。通过对掺铒光纤光源的经典结构进行理论分析,提出了由双程前向结构和单程后向结构复合而成的双级单泵浦结构,并对其进行光路结构仿真,以确定最佳的光路参数范围。泵浦输出波长和功率的稳定性直接影响光源的功率稳定性和平均波长稳定性,因此针对电流驱动型泵浦激光器设计了恒流驱动方案和恒温控制方案。试验结果表明,所研制的掺铒光纤光源在-45~65℃的温度范围内,全温功率变化率为8.27%,全温平均波长稳定性为1.7×10^(-6)K^(-1)。

基于掺铒超荧光光纤光源的高精度光纤陀螺

针对高精度光纤陀螺的需求,采用一种在1 550 nm波段长波反射的截止型薄膜滤波器研制出高性能的掺铒超荧光光纤光源,通过仿真确定了滤波器的特征参数,在-40℃^+60℃的温度范围内,光源中心波长稳定性为2.58×10-6℃,输出功率稳定性优于1%.研究了这种光源的强度噪声,并采用一种噪声相减技术对光纤陀螺的噪声进行抑制,光纤陀螺的随机游走系数减小约20%.在此基础上,研制出高精度闭环全保偏光纤陀螺样机.Allan方差分析显示,研制出的样机零漂为0.004 5(°)/h、随机游走系数为0.003 5(°)/h12、标度因素误差小于11×10-6,已能满足高精度陆用惯性系统的要求.

用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤宽带光源的优化

为优化双程后向结构的掺铒光源,分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响,初步确定了掺铒光纤长度的优化范围,并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980nm泵浦源电流为110mA,掺铒光纤的长度为12.5m,该装置的输出功率为13.26mW,光源的平均波长稳定性为0.6℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型,实现输出光谱的近高斯分布,3dB带宽达到32nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势,是高精度光纤陀螺的理想光源。

双程前向近高斯型掺铒超荧光光纤光源的实验研究

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构,通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出,同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m,泵浦功率为172 mW时,整体光路（除半导体泵浦激光器及其驱动电源）在全温-40℃~60℃测试条件下平均波长稳定性为66.651 ppm的近高斯型掺铒光纤光源.