法拉第旋转镜辅助高阶微波光子滤波器设计

在研究MPF(微波光子滤波器)理论的基础上,针对滤波器的整体性能优化和偏振不稳定性,提出了一种基于法拉第旋转镜辅助设计的MPF结构,得到了一个高阶结构的MPF。实现了同时具有高Q值、高边频选择性和高阻带抑制比的可调谐带通滤波器。采用信号流图分析了法拉第旋转镜反射光纤环延迟线结构中微波调制信号的流程,推导出了传递函数、Q值表达式。并进行了仿真,分析了耦合系数、光纤放大器增益和光纤环环长对输出谱特性的影响。

法拉第旋转镜用于补偿单光子偏振漂移的实验研究

研究了法拉第旋转镜用于补偿单模光纤中1550nm单光子传输的偏振漂移特性.比较了不同平均光子数下经由不同长度单模光纤传输后单光子偏振漂移的差异,以及使用法拉第旋转镜的偏振漂移抑制比.实验结果表明,在50km光纤50kcps光子计数(光强)下偏振漂移改善最优,偏振漂移抑制比达25.3.

带法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪的设计与改进研究

克服Mach-Zehnder干涉仪的偏振诱导信号衰落的方法有偏振态分集检测[1]等方法,但其实现是用牺牲信噪比换来的,而文章采用带法拉第旋转镜的迈克耳逊干涉仪并结合相位反馈环节对光纤光栅反射波进行检测,能达到很好效果。

法拉第旋转镜对旋转光纤磁光性能测量的影响

为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响,采用旋转光纤(SF)结合法拉第旋转镜(FRM)的测量方法,研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先,从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响,并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时,FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大,且旋转光纤的节距越短,费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时,其费尔德常数为0.8304 rad/(T·m),比未旋转光纤的费尔德常数[0.8029 rad/(T·m)]增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后,不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大,尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%,并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%,说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。

基于法拉第旋转镜的Michelson干涉仪偏振相位噪声研究

在理论上研究了由法拉第旋转镜构成的Michelson干涉仪的偏振特性,推导出Michelson干涉仪的偏振引入相位噪声与法拉第旋转镜旋转角偏差的关系式。理论分析法拉第旋转角有偏差时,引导光纤中的偏振态扰动(偏振噪声)会在干涉仪中引入相位噪声,该相位噪声水平与引导光纤中的偏振噪声水平和干涉仪输入光的偏振态有关。并且当法拉第旋转角偏差±2°时,可估算偏振引入的相位噪声与引导光纤中偏振噪声的幅度比值低于2×10-3;在多波长复用系统中,若法拉第旋转角偏差±5°,该幅度比值仍低于1.5×10-2。实验中观察到该幅度比值低于2.5×10-2,并发现输入光偏振态变化并不引起干涉仪相位噪声的变化,由此可知由法拉第旋转角偏差引入的相位噪声符合理论估算的量级,得到了很好的抑制。

基于法拉第旋转镜的相位可调光电振荡器

为了有效实现光电振荡器（OEO）输出信号相位可调,提出了一种基于法拉第旋转镜的OEO。利用放大器和滤波器构成电增益环腔,电增益环腔、直接调制半导体激光器（DFB-LD）和光电检测器构成OEO环路。通过光分路器得到经过调制后的光信号,结合级联光环形器和法拉第旋转镜结构,改变级联法拉第旋转镜的个数,可以对应得到相位延迟90~360°的射频（RF）信号,在实验结构简单的条件下,有效实现了OEO输出信号的相位调谐。实验结果表明,每增加一组光环形器和法拉第旋转镜结构,输出的RF信号相位延迟90°。当光纤长为2km,电增益环腔长为0.5 m时,得到频率为10.8GHz、边模抑制比大于50dB和相位噪声为-104.8dBc/Hz@10kHz的RF信号。

基于FRM的直升机载光纤惯导用抗振型光源研究

振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标,光源作为直升机载光纤惯导的源头部件,需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题,从基本机理出发,通过建立光路琼斯矩阵模型,深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系,在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源,并实验验证了其抗振动性能。实验表明,提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性,特别是高频振动条件下(1000~2000 Hz),光源的平均波长稳定性提高了6.8×10^(-6)。

偏振无关的Michelson光纤传感器的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落 ,介绍了一种新型的干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术 .通过在 Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜以抵消偏振态的随机变化 ,可以使输出信号的可见度稳定为 1,并分析了瑞利散射对光纤干涉仪的影响 .

基于Sagnac原理的单轴分布式光纤传感系统偏振态分析

针对Sagnac干涉型单轴分布式光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,由于传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号“偏振诱导衰落”问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了该型传感器系统在传感光纤双折射和外部事件共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数影响的数学模型;仿真分析了在传感光纤线性双折射和圆双折射共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数的影响;提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振能力的改进方法.仿真结果表明,该方法能很好地消除光纤线性双折射和圆双折射.

琼斯矩阵在分布式光纤传感器偏振态分析中的应用

针对基于Sagnac原理的分布式光纤传感器中光波偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号“偏振诱导衰落”问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了传输光偏振态影响系统功率传输系数的数学模型;根据仿真分析的结果,发现使用反射镜作为反射元件,只能消除光纤圆双折射的影响,而不能消除线性双折射的影响。因此,提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振衰落能力的改进方法,仿真结果表明可以很好地消除传感光纤的线性双折射和圆双折射的影响。

波长解调用偏振无关光纤干涉仪的研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中,干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化以及两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振效果,并通过实验进行了有效地论证。

光纤激光水听器消偏振衰落技术研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化和两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在M ichelson光纤干涉仪上加2个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振衰落效果,并通过实验进行了有效的验证。

干涉型分布式光纤传感系统抗偏振衰落性能研究

为了解决分布式光纤传感系统中常出现的偏振衰落现象,提高系统的稳定性,在分析了系统检测原理基础之上,基于单模光纤的双折射等效琼斯矩阵,建立了分布式光纤传感系统模型,明确了采用不同反射器件条件下,探测光强I与入射光偏振角度i的关系。通过试验证明系统采用旋转角为π/2的法拉第旋转镜(FRM)具有较好的抗偏振衰落特性。

用线性光纤器件验证光的半波损失

针对验证光半波损失问题,文章提出了一种验证光半波损失的方案并进行了详细的理论推导和实验验证。该方案采用琼斯矩阵进行计算,分析了光场量子态的变化,计算了光在通过两种Sagnac干涉环后的出射情况,进而得到相位的π变化方案。该方案实验装置借助了由X型耦合器组成的Sagnac干涉环和附加偏振分束器与法拉第旋转镜组成的改进型Sagnac干涉环。实验结果表明,该方案结构简单,现象结果明显,得到的干涉对比度均达99%以上。

一种基于保偏光纤干涉结构的稳定光谱测量方法

本文提出一种用于光谱测量的保偏光纤干涉结构.该结构基于保偏光纤、法拉第旋转镜、偏振分束器和保偏光环形器等光纤器件的.结构中采用的压电陶瓷光纤相位调制器,使干涉工作在光程线性调制区域,以减小压电陶瓷非线性光程调制产生的误差.结构中的法拉第旋转镜、保偏光纤及保偏光器件的结合使用保证了传输光的偏振稳定性,消除偏振衰落效应的影响,保证了稳定的光谱测量结果.实验测试了SLD光谱,测得结果和光谱仪测得结果一致,结果表明该系统测量光谱的稳定性.该系统可用于提供光纤传感器和通信应用中常用光源(如二极管激光器、LED和半导体激光器等)的光谱分析.

一种偏振无关的高精度超窄激光线宽测量方法

介绍了一种偏振无关的DSHI(延时自外差法),其光路系统是基于FRM(法拉第旋转镜)的Michelson干涉仪,并对其激光线宽测量原理和偏振无关的特性进行了理论分析。在此基础上分别对传统的M-Z(马赫-曾徳)型DSHI和偏振无关的Michelson型DSHI进行了偏振态稳定性测试和超窄(4.5kHz)激光线宽测量比较,结果表明,具有高偏振态稳定性的Michelson型DSHI对激光线宽的测量精度更高,同时,用该高精度的Michelson型DSHI在理想的精度范围内成功完成了对另一台1.7kHz超窄半导体激光器线宽的测量。

高精度快速可控光纤真延迟线实验研究

在相控阵雷达中使用光纤实时延迟技术,可实现大角度瞬时宽带扫描。利用半导体光放大器和法拉第旋转镜实现了快速切换的延迟线,此技术具有切换速度快,延迟精度高,输出功率恒定,偏振不相关等优点。实验结果表明,此结构能够实现1 ps的延时精度,误差不超过0.1 ps。

旋转高双折射全光纤型电流互感器

为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响,将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵,建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响,分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系,讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明,在平面镜式互感器中,采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时,在-40~60℃温度范围内,标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4,可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性,选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。

基于Sagnac干涉仪的新型声源定位光纤传感器

利用法拉第旋转镜(FRM)把Sagnac光纤干涉仪的环形光纤臂改成单臂直线结构的新型零程差干涉仪,克服了传统Sagnac光纤干涉仪结构上的缺点。另外,FRM作为偏振补偿器解决了偏振诱导信号衰弱问题。对该装置进行了理论分析,并以管道的泄漏声为例进行了实验研究,实验结果与理论分析相吻合,定位误差小于1%,表明该装置可以实现宽频声信号源的定位。

激光型光纤电流传感器频率的零漂

激光型光纤电流传感器输出的读数是频率之差。首先从理论上分析了无外加电流时频差在零频附近的漂动,分析了法拉第旋转镜(FRM)旋转角偏离90°引起的频率零漂,并指出这是零漂随温度变化的主要原因,提出了克服零漂的具体措施。实验证明了上述分析的正确性和这些措施的有效性,使这种光纤电流传感器在实用化道路上前进了关键的一步。