可调谐F-P腔进行锥形光栅反射带宽解调的应力测量方法

理论分析和实验验证了通过对锥形光栅反射谱进行带宽解调来获得环境应力/应变的可行性,提出了对锥形光栅反射谱采用可调谐F-P腔进行带宽解调的方法,通过应力加载实验对该带宽解调方法进行了验证,并取得了较好的反射带宽解调和应力测量效果。实验证明,该测量系统实现了对温度变化不敏感的应力测量,同时具有较高的灵敏度,应力测量精度为0.060 N。在进一步进行锥形光栅中心反射波长解调的基础上,该方案可实现温度和应力的同时测量。

光纤Bragg光栅F-P腔长测量的理论与实验研究

通过对FBG和光纤Bragg光栅F-P腔(FBG-FP)的光谱特性分析,得出了低反射率的FBG-FP腔反射谱的双光束干涉近似表达式。在此基础上,讨论了拟合法、周期法和傅里叶变换3种FBG-FP腔长测量方法。最后,对实测光纤FBG-FP腔的反射谱进行了分析,3种方法得到了相互验证,腔长测量精度达0.1mm量级。

干涉/强度调制型自校准F-P腔光纤传感器的应变测量

文中介绍了强度/干涉调制型自校准F-P腔光纤传感器系统及其工作原理,系统采用中心波长为1310 nm的LED作为光源,粗波分复用器将传感头反射回的光分为宽谱和窄谱2路,其比值可以消除光源以及光纤损耗引起的光功率波动对测量的影响。此系统结合了强度调制型和干涉型光纤传感器的优点,既可对静态应变进行测量,又可对动态应变进行实时监测。测量结果表明:系统对于静态应变测量的线性范围为200με,最小分辨率可达0.5με;在动态应变测量中,可以准确获得悬臂梁的振动频率。

光纤F-P腔反射面的形变与传感应用研究

建立了反射端面为弧形形变的光纤F-P传感腔数学模型.将弧形形变的F-P腔等效为阶梯分布的、环状、平行端面F-P腔体的组合,结合多光束干涉理论,利用光强叠加处理方法对弧形腔输出光强进行数学建模.依所建模型仿真,提出弧形端面曲率大于300μm时,利用弧形形变特性进行传感测量的可行性.选取腔长变动大、形变弧度小,平衡状态稳定性高的形变端面保证传感腔的高灵敏度和稳定的工作点.

新型法布里-珀罗(Fabry-Pérot)腔传感结构

应用化学腐蚀和熔接技术对光纤端面进行腐蚀与熔接的方法,构建法布里-珀罗(F-P)腔,根据法布里-珀罗腔的干涉原理设计光纤传感结构,并应用紫外交联法在传感头固定化生物物质RNA,通过观测固定化前后端面SEM图像的对比与F-P腔干涉图谱的相位偏移,得出光纤端面RNA的固定化情况。

腔损耗对光纤F-P腔传感器腔定位的影响分析

讨论了引起光纤F P腔干涉反射光损耗的因素,分析了光强损耗对腔定位参数的影响.实验表明,理论分析得到的腔定位参数值可以作为制作其它光纤F P腔传感器时的参考值.这种光纤F P腔传感器测量外界应变具有测量精度高、分辨率大、动态范围广、线性度好等优良特征.

啁啾光纤光栅F-P腔的滤波特性

提出用啁啾光纤光栅构成F-P腔滤波器,用传输矩阵法讨论了F-P腔的反射系数与啁啾光纤光栅参数的关系,并用matlab编程进行了数值计算．结果表明,光纤光栅的啁啾系数和F-P腔的腔长对F-P腔滤波器性能有显著影响．

基于F-P腔标准具的色散补偿器件的研究

介绍了标准具的结构,分析了基于标准具补偿色散的原理,讨论了该方案在光纤通信系统中的应用前景。

基于固体腔的超窄带F-P干涉滤光片

介绍了一种利用熔融石英作为间隔层来实现F-P超窄带干涉滤光片的设计原理与方法。并制备了半宽2nm,透射率约90%的滤光片。该滤光片间隔层的干涉级次很高,能有效压缩带宽,实现超窄带滤波,不但极大提高了峰值透射率,而且温度稳定性好。

信噪比与信号串扰对光纤法珀(F-P)腔传感器复用解调的影响

本文首先建立了双光纤法珀(F-P)腔传感器复用的仿真信号,然后利用相关系数算法进行解调,最后通过分析信噪比与信号串对复用解调的影响,得出了传感器复用中避免该影响所应采取的措施。

F-P腔式光纤压力传感器温度补偿设计研究

F-P式光纤压力传感器因其独有的优点广泛应用于军事、民用领域。由于自身结构的关系,F-P式光纤压力传感器的性能受温度影响较大。本文通过对中空F-P式光纤压力传感器制作过程中相关参数的设计计算,对如何实现传感器自身的温度补偿设计进行了探索性研究。

MEMS F-P干涉型压力传感器

为了满足工业、航天、国防等领域对微型化压力传感器的需求，提出了基于微机电系统（MEMS，Micro electromechanical System）技术制作的非本征型光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器，该传感器传感头由全玻璃材料构成。主要研究了MEMS技术制作全玻璃结构式压力传感器工艺，结合溅射、光刻、腐蚀等工艺在7740 wafer基底上制作出F-P腔体，利用低压化学气相沉积（LPCVD）的方法在基底上沉积一层40 nm的非晶硅作为中间层。通过阳极键合技术在温度400℃下完成玻璃与玻璃的键合，并搭建了该传感器的压力测量平台。实验结果表明：在压力线性范围0-400 kPa内传感器具有很高的重复性，达到0.3%。灵敏度达到1.764 nm/kPa；在传感器使用范围0-80℃内，热敏感系数为0.15 nm/℃。该传感器的研究对设计制作改善了该类传感器的热膨胀失配问题，对低温漂型压力传感器的研究有一定参考价值。

光纤F—P应变测量技术及实验数据分析

本文介绍了基于F-P原理的光纤应变传感器的基本原理。对碳钢试件作加载试验并进行了应变测量，测得的结果与普通应变电测的测量值相比较，并对系统作了不确定度分析。从测量的数据来看，基于F-P原理的光纤应变传感器具有很好的精度与稳定性．满足混凝土结构安全监测的需求。

腔型可变的有理数谐波锁模光纤激光器实验研究

本文提出并分析验证了一种腔型可变的锁模光纤激光器结构。方案中,简单改变电光调制器的位置可以分别实现环形腔和法布里-珀罗(F-P)腔的主动锁模激光器。实验中重点研究了两种结构下有理数谐波锁模的效果,通过比较可以看出在F-P腔结构下,腔内光脉冲先后两次经过调制器,受到两次不同深度的调制,此时调制器既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。F-P腔结构的锁模激光器在保持传统锁模激光器输出波长连续可调的优势基础上,对锁模输出脉冲的幅度均衡有改善作用,并且有利于产生更高频率的锁模脉冲输出,实验中产生重复频率为调制频率六倍的锁模脉冲。

非线性周期结构介质在不同腔中光学性质分析

对Ｆ—Ｐ腔和环形腔中某一边充满非线性介质的光学性质进行了研究．讨论了在一定条件下两种腔的某些非线性光学性质的等效性，文中也讨论了两种腔之间的差异．

光纤光栅解调系统的寻峰算法研究

为了提高光纤光栅波长解调系统的反射谱寻优精度,利用遗传算法的未成熟收敛性进行了研究。阐明了遗传算法提高解调精度的原理,以可调谐F-P腔的光纤光栅解调系统为基础,验证了算法的可行性和可靠性。使用MAT-LAB对F-P腔滤波光纤光栅解调系统的反射光谱进行寻峰,得到传感光纤光栅的中心波长。分析了算法中初始种群数量、遗传代数、变异率对的寻优结果影响,并得到一组最佳遗传算法参量。算法精度达到3pm数量级,50次重复计算数据标准差小于0.5pm。结果表明,该算法稳定高效、实用性强,可以显著减小噪声对光纤光栅传感系统的影响,提高解调精度。

MOCVD生长的InGaN合金的发光特性

研究了用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石基底上生长的InGaN样品的发光特性。样品XRD谱中存在InGaN、In、InN相,表明样品中存在相分离;透射谱能看到由于F-P腔调制引起的震荡;相对氙灯激发发光谱,激光激发的发光谱其发光峰位置发生蓝移。由于样品上下表面形成F-P腔,对发光谱产生强烈的调制,在较高强度激发下,在室温下带边峰分成三个峰,其中波长较短的两个发光峰表现出相同的特征,其发光机制可能为以In量子点为局域中心的局域化激子复合发光,而波长较长的发光峰,是一个超线性受激发光峰,其发光机制可能是电子-空穴等离子的散射。不同温度的PL谱表明两个主要的发光峰表现出不同的温度特征,利用F-P干涉理论分析可知,当温度高于120 K后样品折射率随着温度的升高而增大。

相位调制光外差稳频信号检测技术

在高功率条件下,由于受到多种因素的影响,单频光纤激光器输出激光的谱线宽度大幅展宽,输出激光的稳定性也不高。相位调制光外差稳频(PDH)技术在高功率条件下可以实现高频率稳定性。为实现对中心波长为1 064 nm的单频光纤激光器的稳频,理论分析了PDH稳频系统的原理并搭建PDH稳频系统。实验发现100 MHz相位调制光外差信号的检测是稳频系统的关键。实验中首先利用自行设计的探测器前置放大电路,基于Si探测器,实现了信号的探测和放大;其次,设计解调电路,通过将光电转换后的信号与参考信号进行混频实现解调,得到鉴频曲线,实现对光外差信号的检测。

基于一维非线性光子晶体的光学二极管优化设计

基于F-P腔理论研究了不对称非线性缺陷光子晶体的光学二极管效应。要有效提高光学二极管的正反向透射比,同时又要保证正向透射率不太低,应增大入射光频率的预置量,适当提高缺陷两侧结构的不对称性,并使入射光强在相应变化范围内靠近低值。数值模拟结果支持了该理论的分析。

分子谱线参数测量新方法

介绍了一种利用F-P腔透射峰宽度测量分子谱线参数的新方法,论文从多光束干涉叠加原理出发,推导出有样品气体吸收的F-P腔的透过率函数,F-P腔的透过率是样品气体吸收线型的函数,随着样品吸收的增加,F-P腔透射条纹宽度增加。实验测量得到的谱线强度与HITRAN2004数据库数据、谱线宽度与理论计算结果很好地一致.