偏振无关Michelson光纤干涉仪的可见度

利用传输矩阵方法,对偏振无关Michelson光纤干涉仪可见度进行理论分析,给出相应的数学表达式,并对可见度的限制因素进行了系统分析,为高可见度偏振无关Michelson光纤干涉仪以及高灵敏度干涉型光纤传感器的设计和制作提供了理论依据。

分布反馈光纤激光水听器系统干涉仪降噪研究

针对分布反馈光纤激光水听器系统在高速运动过程中干涉仪噪声过大的问题,提出了基于参考光源的差分探测方案,设计了基于3端口环形器的光纤干涉仪差分探测光路,利用改进的变步长LMS滤波算法,结合噪声自适应抵消技术和B样条小波变换,有效抑制了干涉仪噪声,解决了信噪比下降的问题。实验结果表明:该方法能降低系统噪声本底约30 dB;与传统参考传感器的差分方案相比,该方法不易受环境影响,不会增加阵列复杂度,更具有实用价值。

光纤Michelson干涉仪干涉条纹对比度的研究

通过实验测定了光纤Michelson干涉仪输出的干涉信号,并由此计算了干涉条纹对比度。从条纹对比度的拟合曲线出发,分析了可能影响光纤干涉仪干涉信号对比度的主要因素,为实验中条纹对比度的进一步提高提供有益的参考。

光纤Michelson干涉仪型折射率和温度同时测量传感器

基于Michelson干涉仪原理,制作了一种可同时测量折射率和温度的全光纤传感器。传感器由单模光纤和一段长度为5mm的细芯光纤错位熔接而成。对该传感器的折射率和温度响应特性进行理论分析,并在折射率和温度的变化范围分别为1.333 3~1.404 9和20~90℃的环境中对传感器的响应特性进行实验研究,结果表明,随着环境折射率的变化,该传感器输出光谱峰值功率的响应灵敏度为-41.10dB/RIU,而光谱峰值波长对折射率变化不敏感;随着环境温度的变化,该传感器输出光谱峰值波长的响应灵敏度为23.15pm/℃,而光谱峰值功率对温度变化不敏感。因此,通过同时监测传感器输出光谱的功率变化和波长漂移量,可实现折射率和温度的同时测量。该传感器制作简单,测量精度高,在生物医学领域有较好的应用前景。

基于混合干涉结构的光纤温盐深传感器设计

提出了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)级联马赫-曾德干涉仪(MZI)的混合干涉型光纤温盐深传感器。利用两段单模光纤与二氧化硅(SiO_(2))毛细管制作了28μm的FPI微腔。FPI导出单模光纤依次与大芯径多模光纤、细芯光纤对准熔接,并在细芯光纤后错位熔接单模光纤,FPI导出单模-多模-细芯-错位熔接单模构成MZI。对传感器的温度、折射率及深度响应特性进行了理论分析和实验研究,通过监测反射谱和透射谱,选取不同的特征波长。实验结果表明:FPI对折射率变化不敏感,温度和深度灵敏度为0.578 nm/℃和1.297 2 nm/cm, MZI两个特征波谷对温度灵敏度分别为0.052 4 nm/℃和0.055 2 nm/℃,折射率灵敏度分别为-35.157 nm/RIU和-27.581 nm/RIU,对深度变化不敏感。该传感器具有制作简单、成本低廉等优点。

基于Michelson干涉仪的光纤分布式扰动传感器(英文)

提出并研究了基于Michelson干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38rad/Pa,实测灵敏度为1.5rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7μPa,即9.5dB.传感器在20～300Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.

光纤光栅Michelson干涉仪

提出了一种基于光纤布拉格光栅(光纤光栅)的光纤Michelson干涉仪.它使用光纤光栅作为干涉仪的反射器,宽带光代替激光作为光源,是一种可以波分复用的Michelson干涉仪.用3×3耦合器作为分光器,并结合软件解调技术从干涉仪的输出信号中解调出了外部振动信号.

光纤Michelson干涉仪系统的研究

文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的结构。阐述了光纤偏振控制器结构、工作原理以及其对光纤Michelson干涉仪系统传感臂偏振态的控制。同时,给出了光纤Michelson干涉仪系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素。最后,文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的应用。

金属基底增敏的干涉型高温光纤传感器

为了实现对井下潜油电泵机组温度的实时监测,设计了一种由粗锥型单模--多模--单模(Coarse Cone Singlemode-Multimode-Singlemode,CCSMS)构成的马赫--曾德尔干涉(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)型高温光纤传感器。该结构采用直接熔接的方法将单模光纤与多模光纤相熔接;接着通过调整熔接机的熔接参数,在单模光纤上制作出粗锥结构;最后将制备的结构嵌入铜基板的U型槽中,实现传感器的增敏封装。对封装后的传感器的温度响应特性进行了测试。实验结果表明,在40~250℃的温度范围内,该传感器实现了灵敏度为124.9 pm/℃的温度传感。对其稳定性和重复性进行了测试。结果表明,传感器的稳定性最大误差约为0.44%,重复性最大误差约为2.29 pm/℃。该传感器具有灵敏度高、重复性和稳定性好的特点,有望用于油气井下潜油电泵机组的温度监测。

基于Sagnac干涉仪的多点局部放电检测系统

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪用于多点局部放电超声检测的光纤传感系统。该超声检测系统由光源、单模光纤延迟线、光纤耦合器、相位调制器、偏振控制器和对比度为1的光纤Sagnac干涉仪组成。首先介绍了传感系统的超声检测的原理,然后搭建了模拟局部放电超声实验平台,利用Nd∶YAG激光器照射钢板激发出的表面波和高频声源,针对局部放电超声在钢板和变压绝缘油中的传播情况进行了实验。实验结果证明了使用该系统用于局部放电超声检测的有效性,在100 kHz~200 kHz频率范围内,信噪比可达40 dB以上,同时实验验证了该Sagnac传感器对局部放电超声的多点检测能力。该光纤超声检测系统结构简单,频率响应高,成本低廉在局部放电等领域有着巨大潜力。

基于开腔式马赫-曾德尔光纤干涉仪的高灵敏溶液浓度传感器

溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一,当监测和控制溶液浓度特性时,需要实时分析监测某些溶液的浓度。光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点,广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感。为了实现高灵敏的溶液浓度测量,通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel,M-Z)光纤干涉仪,通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移,实现了溶液溶度高灵敏度的检测。实验结果表明,该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高,灵敏度为-25.27 nm/%。

基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器设计

电流互感器作为一次侧电流的常用计量设备之一,它在电力系统的交流电测量、继电保护、电力设备检修控制等相关领域均具有十分重要的地位。针对传统电流互感器存在的线性度低、抗干扰能力差及精度低等问题,尤其在工频小电流精确测量这一难题方面更是捉襟见肘。鉴于此,本文提出一种基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器。该互感器利用电流经过电阻所产生的焦耳热改变光纤中的光信号特征,从而引起马赫-曾德干涉仪的输出信号变化,然后通过光电探测器完成对干涉仪的光信号捕捉,并将其转换为电信号输出,完成工频小电流检测。结构上通过采用PCB型罗氏线圈作为感应取电装置,并利用MATLAB完成其动态响应分析。另外针对信号采集、传输、处理过程中所出现的噪声信号,设计了基于FPGA技术的信号处理系统,以提高信噪比。最后通过实验对工频小电流进行测量,线性度为0.9961,检测精度可达到0.14%。实验结果表明提出的光纤电流互感器相较于传统光学电流互感器相比,具有更高的线性度和测量精度,为基于热效应的电流互感器发展提供了新的思路,也为工频小电流的测量提供了一种新的方法。

基于Michelson干涉仪的光纤AE传感器的研究

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MATLAB模拟结果相一致。

基于混合介质光纤干涉仪的单波长光纤激光器

为了实现单波长输出,提出了一种基于单模石英-掺铒-单模石英结构混合介质光纤干涉仪(HFI)的单波长光纤激光器。基于混合介质光纤波导内的光场干涉原理及光波导理论,分析了HFI的模式干涉理论,研究了HFI内干涉光特性随中间段铒掺杂光纤(EDF)长度以及错位量的变化规律;采用熔融错位法制备HFI,优化了EDF的长度和单模光纤与EDF之间的偏移量。结果表明,最佳EDF长度为15 mm,单模光纤与EDF之间的最佳偏移量为7.9μm;选择长度为15 mm的EDF HFI作为环形光纤激光器谐振腔的选模器件,可获得较高稳定性的单波长光纤激光器输出。这一结果对该激光器在光纤传感和光纤通信系统的应用是有帮助的。

白光干涉型Michelson光纤扫描干涉仪

介绍了一种白光干涉型Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ位移传感器。Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ干涉仪的一臂由光纤Ｆ－Ｐ腔构成，作为传感头；另一臂由电磁位移器带动的反射镜构成，提供相位补偿。理论分析和实验结果表明，在１５０μｍ的动态范围内，该传感器的位移测量重复性（２σ）达到０５μｍ，测量不确定度为１５μｍ。

光纤Michelson干涉仪的声发射检测实验研究

提出了一种基于Michelson干涉仪原理构成的非接触式光纤超声传感系统,用于固体中传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体中传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号导致反射器振动时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度,并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的位相调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,表明该系统可用于固体中声发射的频率特征识别.

基于FP-LD强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪传感系统

针对采用传统自组光纤激光器的光纤传感系统存在成本较高和结构复杂等问题,提出了一种基于商用激光器强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪(FMI)传感解调系统。该系统采用商用法布里-珀罗腔型半导体激光器(FP-LD)为光源,由直流电源直接驱动,经FMI的反射、干涉后对其形成强反馈;利用多纵模激光拍频解调技术实现对FMI的传感解调,将FMI光域干涉光强的变化直接转化为电域拍频包络的变化。研究了不同FMI臂长差时拍频信号随温度的变化过程及传感系统灵敏度。实验结果表明:当臂长差分别为0.45、0.40 m时,灵敏度分别为325、358.33 kHz/℃。

基于Fabry-Perot干涉仪的微型光纤风速仪

提出了一种由硅片和单模光纤(SMF)端面组成的法布里—珀罗(Fabry-Perot)干涉仪型风速计。风速计利用硅优越的热学和光学特性,当红外信号通过硅Fabry-Perot干涉仪时,可以通过红色二极管激光器注入的光束对硅Fabry-Perot干涉仪进行加热,而不会受到加热光的任何干扰。当传感器置于较强气流(风)中时,硅片热损失的增加,将会引起Fabry-Perot干涉仪光程的减小,从而导致输出光谱蓝移,风速越高,波长偏移越大。通过调节加热功率,可以改变风速计的响应范围和灵敏度。实验结果表明:在风速为4 m/s时,观察到波长偏移为-0.574 nm。当施加更大的加热功率时,预期会有更好的灵敏度。该传感器具有结构简单、成本低、响应快等特点。

光纤Michelson干涉仪被动解调方案研究与改进

概述了消偏振衰落的Michelson干涉仪的基本原理,对基于3×3耦合器的Michelson干涉仪的被动解调方案进行了理论分析和改进,设计了自动增益控制电路(AGC),使解调输出不受光功率波动的影响,并引入增益控制因子以克服耦合器不对称对解调结果的影响.利用Matlab软件对改进的解调方案进行仿真,以验证理论分析的正确性.