基于双端Mach-Zehnder的电缆舞动监测系统设计

针对传统电缆舞动检测器在面对电磁干扰和持续供电时灵敏度低、信噪比差、安装复杂和需额外供电等问题,提出一种新型双端Mach-Zehnder(M-Z)电缆扰动监测系统.该系统采用双端光纤M-Z光路结构,可实现长距离、大尺度、多维度的在线监测和结构安全预警,从而实时定位舞动位置.该系统的检波器力学单元采用硅胶弹性体和黄铜质量块推挽式结构,经ANSYS软件进行参数化建模和有限元分析后,得出其固有频率为106.77 Hz,与实验所测数据的相对误差仅为1.65%.实验结果表明,该检测器在0~140 Hz内的相对灵敏度为41.25~66.78 dB (rad/Pa),对舞动信号具有较高灵敏度的检测能力.

铌酸锂M-Z电光强度调制器光辐射模研究

铌酸锂马赫-曾德尔(M-Z)电光强度调制器光辐射模与光纤耦合是导致芯片与光纤组件耦合失效的主要原因。采用光纤与芯片高精度耦合扫描法对光波导和光辐射模进行扫描,研究了光辐射模中心位置分布、光辐射模输出光功率随偏置电压的变化特性,以及光辐射模、光波导与光纤耦合光能量的分布特性。测得光波导在X,Y方向的有效耦合范围分别为14~15.5μm和14~16μm,光辐射模在X,Y方向的有效耦合范围分别为89~92μm和92~96μm。根据所研究的光辐射模特性,制定了失效耦合的解决方案,解决了光辐射模耦合失效问题。

基于Lissajous输出拟合的非平衡M-Z干涉仪相位解调

搭建基于3×3耦合器的非平衡马赫-曾德尔(M-Z)干涉系统,将3×3耦合器解调与相位载波结合,通过引入载波调节M-Z干涉仪的输出相位进行动态解调。载波信号为频率2 kHz,电压为0、2、6、10、16 V的余弦信号,通过Throlabs光学能量计测量干涉仪输出功率随时间变化曲线,针对3×3耦合器分光比不均等为1∶1∶1,即相位差不为120°,将输出干涉光采用经验模态分解并构建带通滤波器进行去噪,将处理后的信号用最小二乘法进行李萨如曲线拟合,求得椭圆具体参数,利用反正切函数求解相位差。得出电压相移系数以及电压波长偏移系数分别为0.7577(°/V)、0.7258×10^(-3)(nm/V),在MATLAB中拟合一阶线性曲线,拟合优度R^(2)在0.98以上。最后将此解调系统应用于光纤光栅串(FBG)的应力负载试验并与微光光学解调仪(MOI)相对比,结果表明本系统准确度高,对1560 nm的FBG解调效果较MOI更佳。

基于M-Z滤波的波长可调谐掺铒光纤随机激光器

提出了一种基于M-Z结构的可调谐掺铒光纤随机激光器,并对随机激光输出过程、随机激光的波长可调谐输出以及随机激光的稳定性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将两个2×2光纤耦合器进行熔接,构成全光纤M-Z滤波结构。实验结果表明,激光器的阈值功率为120 mW,调整可调谐衰减器改变增益损耗,实现波长可调谐输出,其中单波长输出分别为1 554.4,1 555.2和1 556.3 nm,信噪比达到31.65 dB;双波长输出分别为1 525.9,1 556.2和1 531.6,1 556.2 nm,信噪比优于21.92 dB;三波长输出分别为1 527.4,1 546.9,1 551.6和1 526.9,1 530.0,1 549.8 nm,信噪比优于20.10 dB;四波长输出为1 525.9,1 530.1,1 547.9和1 552.3 nm,信噪比优于18.95 dB;其中单波长和双波长的功率波动分别优于1.65和1.99 dB;激光器斜率效率为0.627%。

基于M-Z干涉的光纤围栏系统实验研究

对基于M-Z干涉技术的光纤围栏系统进行了实验研究.讨论并分析了M-Z干涉技术在光纤围栏系统中的应用原理.利用M-Z干涉技术和互相关技术,在总计60km的光纤上进行了单点和两点扰动的原理性实验.在采样速率为20MHz时,理论上最高可达10m的定位准确度.

M-Z干涉仪型光纤分布式扰动传感系统模式识别方法

针对M-Z干涉仪型光纤分布式扰动传感系统输出信号短时频率随外界扰动变化的特征,提出了基于短时频率-时间特性的模式识别算法。采用提取短时过电平率来描述传感信号的短时平均频率-时间特性,并将提取出来的时频特性分段后建立相应的特征元素模型,通过动态规划算法(DTW)筛选出最优特征元素模型,将信号所有最优模型的参数作为信号特征输入到人工神经网络(ANN)进行学习和判决,降低了ANN的训练难度以及对时间的敏感性,提高了系统的环境适应能力。实验结果表明:该方法可以有效区分瞬时作用、长时作用、径向作用和不规则作用等多种不同扰动事件,平均识别速度在0.26 s之内,平均识别准确度在97%以上。

一种基于双光纤环形腔的M-Z型交错复用器

提出一种将两个光纤环形腔分别加入MZ干涉仪两个干涉射臂中构成的交错复用器,得出了满足DWDM所需滤波性能的两个光纤环形腔的最佳耦合比.理论设计表明,这种新结构与已有的单环形腔的MZ型交错复用器相比,同时具有更宽的0.5dB透过带和25dB截止带.分析了耦合比对滤波性能的影响.

双M-Z型光纤微振动传感器光波随机偏振分析

对应用于分布式微振动传感的双M-Z型光纤传感器进行偏振分析,阐明光波偏振态随机变化导致时间差振动定位方法失效的原因。分析表明,光波偏振态随机变化引起两干涉输出的幅值波动,同时在两干涉输出间引入取值范围是-π~π的相位差,可使双M-Z型光纤传感器处于两个不同的工作点,造成同一相位调制产生两个不相关的干涉输出,导致基于信号相关的时间差振动定位方法失效。光路实验验证了理论分析的结果。

M-Z外调制器最佳偏置点稳定控制

文章介绍了光通信用马赫-曾德(M-Z)外调制器的特点,说明了该调制器最佳偏置点控制的重要性,并对其转换函数及曲线进行了理论分析,推导出了最佳偏置点的特性及控制机理,提出并验证了最佳偏置点的控制技术和其实现方法。

M-Z型序列的最大值不等式和大偏差定理

设{Xn,n≥1}为p阶M-Z型序列,Sn(a)=∑i=a+1 a+n Xi,n≥1,a≥0且Xi∈Lp,i≥1.讨论了M-Z型序列的最大值不等式和大偏差定理,得到了p≥2情形下的估计μ(|Sn(a)|>n)≤cn-p/2以及p∈(1,2]情形下的估计μ(|Sn(a)|>n)≤cn1-p.最后给出了M-Z型序列部分和的最大值序列m ax1≤k≤nSk(a)和混合序列部分和Sn(a)的大偏差定理.

基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究

设计了一种新型的全光纤干涉型型麦克风.通过构造由光纤耦合器和镀铝振膜组成的动态M-Z干涉光路,将外界声压对振膜的作用转化为对光路相位的调制,得到的输出光信号光电转换后可直接提取出原声音信号.整个光路和光纤探头部分无任何电的参与,具有抗电磁干扰、尺寸小、灵敏度高等优点.并通过实验对该光纤麦克风进行了测试,得到了较好的实验结果.

非对称M-Z型Interleaver输出光谱特性分析

分析了两级串联非对称马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉型Interleaver的透过率函数的输出形态,采用梯形波近似理论,利用傅里叶级数展开的方法选取适当的干涉臂的光程差比例和耦合器耦合比,可得到输出波形通带平坦,透射率形态近似于方波,同时分析了两个臂长差对输出光谱的影响.模拟结果表明:此结构的Interleaver的输出光谱的平坦特性对两耦合器的耦合比不敏感;两个臂长差对输出光谱的影响程度不同,控制严格的干涉臂的光程差比例是输出光谱的保证平坦特性的关键,模拟结果同实验测试曲线相吻合.

利用光纤光栅和光纤M-Z干涉仪共同选频的环形掺铒光纤激光器

报道一种新型的掺铒光纤环形激光器，利用光纤光栅和光纤M-Z干涉仪共同选颁，在153μm波段获得了宽度小于0．1nm的激光输出．

基于M-Z干涉仪的光纤电流传感器应用研究

介绍了M—Z（Mach—Zehnder）干涉仪原理，分析了磁致伸缩材料的性质，提出了在正方形磁致伸缩材料上粘贴光纤的正交结构，构成了双臂对称型的M—Z干涉仪，使基于磁致伸缩材料的光纤电流传感器得到了温度补偿，消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响。传感头在环境温度为5～65℃时，测量误差为0．8％，表明了该结构能达到温度补偿的效果。

基于M-Z干涉原理的定位式光纤振动传感器

文章基于M-Z(Mach-Zehnder)干涉原理,提出了一种新型光纤振动传感器方案,该传感器能判断振动事件发生的位置。仿真分析研究了该定位式传感器的信号处理技术,通过增大信号的带宽、延长信号的持续时间、增大信噪比和改善定位算法,实现了较好的定位性能,验证了该定位式光纤振动传感器方案的可行性。

基于热扩芯光纤的M-Z滤波器及其在宽带可调谐光纤激光器中的应用

采用氢－氧焰对单模光纤加热的方法制备了热扩芯光纤，利用所制备的热扩芯光纤制作了一种全光纤M－Z干涉滤波器．将该M—Z滤波器嵌入Sagnac滤波器中，构建了一种新型可调谐Sagnac干涉滤波器，其透射谱由Sagnac干涉与M—Z干涉的非相干叠加而成．利用该Sagnac滤波器，搭建了宽带可调谐掺铒光纤激光器．通过调节Sagnac滤波器中的偏振控制器，实现了输出激光的可调谐功能．实验结果表明：激光器的输出波长在1540．3～1581．2nm范围内可调．激光输出谱的平坦度优于2dB，激光的边模抑制比超过45dB，而激光的3dB线宽小于0．1nm．

基于M-Z电光调制的人体通信温度与频率特性分析

为实现人体通信的高速、抗干扰信号检测,提出了基于Mach-Zehnder（M-Z）电光调制的人体通信信号检测方法.对基于M-Z电光调制的人体通信的温度与频率特性进行了分析.通过理论分析与实验对该类型人体通信的温度特性进行了量化分析,基于所推导的信号衰减-频率函数及参数计算分析了其频率特性.结果表明：M-Z电光调制的人体通信在283.15~305.15 K温度变化范围内衰减小于0.43 dB.同时,其在1~40 MHz范围内的信号衰减变化小于7.16 dB,相对于常规的人体通信具有稳定的频率特性.

基于光纤Bragg光栅的M-Z干涉仪稳定性分析

主要针对如何提高M-Z干涉仪的抗环境干扰能力进行分析、研究。在对干涉仪稳定性分析的基础上,采用反馈补偿电路,通过其驱动PZT,改变干涉仪的臂长差,从而对环境干扰引起的偏差相位进行动态补偿。

集成光学M-Z调制器的行波电极电场的有限元分析

报道了一种运用ＭＡＴＬＡＢ语言对集成光学Ｍ－Ｚ调制器行波电极的电场进行有限元分析的方法，得到了令人满意的计算结果，程序的运算时间缩短到原来的１／１２．

基于FFTW算法的M-Z周界防护系统

采用FFTW(西方快速傅里叶变换)算法实现了两路接收信号的快速互相关计算,提高了M-Z(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了M-Z周界防护实验装置,在6km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21m的定位精度,定位计算时间小于0.5s。实验结果表明,此算法与传统FFT(快速傅里叶变换)算法相比,计算速度显著提高。