基于Sagnac干涉的新型光缆径路探测方法研究

直埋光缆的路径探测是进行光缆维护、故障检测的一项重要工作,目前,多基于探测加载在光缆加强芯线上的电磁信号实现。本文基于Sagnac光纤干涉效应,提出一种新型的光缆径路探测方法,以分布式光纤传感理论为基础,结合光相位调制技术和软件解调技术,可有效实现对光缆路径的定位和探测。本文阐述了该方法的探测原理与系统构成,分析相应的相位调制与解调技术,并通过搭建相应的软硬件平台,验证该方法的可行性。实验表明,基于Sagnac光纤干涉效应的新型光缆径路探测方法具有较高的探测灵敏度和定位精确度,同时可有效避免电学探测方法具有的电磁干扰问题。

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9 kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统。采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量。实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3 nT,并给出36.75 g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号。

基于相位调制和光子晶体光纤Sagnac环的可调谐微波光子滤波器

提出了一种光子晶体光纤Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体(Cat.19340)对光子晶体光纤(长度为5m)中心的一个大孔进行填充后嵌入Sagnac环.仿真分析了不同填充占空比对Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带中心频率调谐范围的影响,测得占空比越大,Sagnac环的梳状谱周期越小,滤波器通带中心频率的调谐范围越大.在占空比最大的情况下,当温度为20℃和80℃时,Sagnac环的梳状谱周期分别为0.72nm和0.52nm,用该Sagnac环对宽带光源进行切割,当温度在20℃~80℃变化时,多波长光源波长间隔在0.72nm^0.52nm连续可调,实现了滤波器通带中心频率在15.5GHz^21.5GHz范围内连续可调.

基于光子晶体光纤Lyot-Sagnac环的可调谐微波光子滤波器

提出了一种光子晶体光纤Lyot-Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体(Cat.19340)对两段光子晶体光纤(长度为11.94m和1.94m)中心的一个大孔进行填充后嵌入Lyot-Sagnac环,仿真分析了不同填充占空比对Lyot-Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带中心频率调谐范围的影响,结果表明:占空比越大,Lyot-Sagnac环的梳状谱周期越小,滤波器通带中心频率的调谐范围越大.在占空比最大温度为20℃和80℃时,两段光子晶体光纤的有效长度为10m时,LyotSagnac环的梳状谱周期分别为0.36nm和0.26nm;当两段光子晶体光纤的有效长度为13.88m时,Lyot-Sagnac环的梳状谱周期分别是0.26nm和0.19nm.用该Lyot-Sagnac环对宽带光源进行切割,当温度在20℃到80℃之间变化时,通过调节环内的偏振控制器,多波长光源波长间隔可在0.19nm^0.36nm范围内连续可调,实现了滤波器通带中心频率在31.04GHz^58.81GHz范围内连续可调.

基于相移光栅的Sagnac环滤波器的光谱特性分析

提出了一种基于相移光栅的Sagnac环滤波器的设计.利用Jones矩阵法,建立了该滤波器的理论模型,推导出了传输谱的表达式,并对其进行数值仿真和分析.重点讨论了相移光栅的参量、光纤环臂差对传输光谱的影响.通过数值模拟,得到了具有双带通的梳状滤波特性的传输光谱,可应用于光纤光栅传感和通信系统.

基于Sagnac环的高速偏振型多功能全光逻辑门的研究

提出了一种能在不改变系统结构的情况下,高速实现多种逻辑功能的逻辑门结构。该结构以Sagnac环为基础,主要利用交叉相位调制(XPM)效应,通过调节控制信号功率以控制Sagnac环中相对传输的两路探测信号相位差,最终控制Sagnac环中耦合器的透射率和反射率大小,从而实现多种逻辑功能,包括:与、或、非、与非、或非、异或、异或非等。

Sagnac干涉仪中Pancharatnam-Berry位相的电光调制

本文研究了在Sagnac干涉仪中插入单轴晶体,利用单轴晶体的纵向电光效应调制Pancharatnam-Berry位相。由于Sagnac干涉仪的顺、逆时针环路之间光程差为零,所以有利于区分顺、逆时针环路之间的非光程差引起的Pancharatnam-Berry相。本文结果发现在施加的电压连续变化下,由于单轴晶体纵向电光效应的特点使得Pancharatnam-Berry相发生两次突变,而顺、逆时针环路的光相干叠加后的光强却连续变化。

一种高灵敏度的光纤Sagnac干涉型声音传感技术研究

针对传统的声电型声音传感系统抗电磁干扰能力弱﹑易腐蚀﹑易失真等问题,本文构建一种基于Sagnac的干涉型光纤声音传感技术方案,以Sagnac干涉型声音传感原理为基础,提出使用普通光纤绕制感应线圈,利用声压作用于感应线圈产生的光弹效应实现对光相位的调制。通过理论推导,得到了外界振动信号与传感光纤输出光强度间的关系,仿真及测试表明,基于感应线圈的光纤Sagnac干涉型声音传感系统使得系统的灵敏度得以提高,光电探测器最低接收光功率达到-40dBm,能够将外界声音信息准确恢复,可实现对复杂环境下声音信号的监测。

基于Sagnac干涉仪的涡旋光制备方法

为了制备高质量涡旋光,对基于Sagnac干涉仪的涡旋光制备方法进行了理论分析、改进设计和实验验证.介绍了高斯光束叠加和附加相位差π产生的原理,在分析干涉回路对横向剪切量影响的基础上,搭建了基于Sagnac干涉仪的涡旋光制备装置,给出了搭建实验平台的相关注意事项,并利用本方法分别制备出拓扑荷数为+1、-1的涡旋光.涡旋光在不同传播距离下拓扑荷数始终保持为+1或-1.基于光斑可调的改进实验装置可有效提高涡旋光质量.

基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术研究

为了满足周界安防区域数目扩增的需求,提出了一种基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术,利用多个相位调制器实现了不同振动信号的频谱搬移,采用微分交叉相乘算法开展了多路干涉信号的相位解调,进行了相位生成载波调制深度的选值分析,并搭建了基于直线型萨格奈克干涉原理的多通道光纤振动传感实验系统。实验结果表明,干涉信号频谱含有多频载波成分与频谱搬移的边带成分,经解调可获得准确的振动信号,其频谱信噪比平均为27.3 dB,谐波失真度平均为8.22%,并在模拟应用场景中对人为敲击信号进行了准确解调,从而为本系统在交通领域的多防区周界安防应用提供了参考。

光纤萨格纳克干涉仪在应变传感器中的应用

文章介绍了萨格纳克干涉仪在光纤应变传感器中的应用,阐述了这种传感器的结构和工作原理,与普通干涉仪相比该系统的线性范围扩大了数百倍,并且系统不受外界缓变量的影响,线性度为0.18%,灵敏度为0.15V/με。

采用萨格纳克干涉仪与螺旋相位片生成矢量光束

萨格纳克干涉仪中传播的两束光具有相同的光程,因而适合用于高稳定的合束系统,螺旋相位片作为无源、分离器件具有螺旋光束转化效率高、工作环境适用条件低等优点。研究将萨格纳克干涉仪和螺旋相位片结合起来生成矢量光束的方法具有重要的研究意义。通过分析光束的轨道角动量态和偏振态在萨格纳克干涉仪中的演化规律,优化设计出了等腰直角三角形的合束光路结构。合束装置可以不使用1/2波片进行光束偏振态调制,因此光路结构更紧凑和稳定。通过旋转检偏器方法测量了生成矢量光束的阶数。实验结果证实了合束方法的高稳定性和高效率。

干涉型光纤陀螺的工作方式及其关键技术

分析了光纤陀螺仪的特点及其在新式惯导系统中的应用前景,介绍了干涉型光纤陀螺开、闭环方式的工作原理,并根据实际研制情况论述了提高光纤陀螺技术性能的关键技术,为开发高精度、高可靠性光纤陀螺仪提出建议.

光缆线路定位关键技术研究

光缆线路定位是进行光缆线路施工、安装以及维护的一项重要工作,因此对光缆线路定位的关键技术进行研究具有重要意义。目前主要采用的是基于菲涅尔反射的OTDR定位方法。本文根据Sagnac干涉原理,以光纤传感理论作为基础,同时结合相应的光相位调制解调技术,提出一种新的光缆线路定位方法,可有效实现光缆线路的定位检测。本文主要介绍该方法的检测原理及系统构成,对干扰信号引起的光信号的相位变化进行理论分析,分析该方法的定位原理并进行仿真。在理论分析的基础上搭建相应的实验测试平台,验证该方法的可行性。实验结果表明,该方法能够较准确地对干扰信号的位置进行定位。

一种新型光纤电流传感器

本文提出了一种新型的干涉式光纤电流传感器 .该系统光路为相位压缩结构 ,有大的动态测量范围 ,采用具有稳定的正交状态的 Sagnac干涉仪 ,能够自动消除由偏振产生的信号衰弱现象和光纤所固有的双折射。

干涉型光纤陀螺和相位调制

该文分析和研究了干涉型光纤陀螺的基本理论和调制方法.特别对Sagnac效应进行了具体的推导,得到了相移与旋转角速率的关系.通过分析可知,Sagnac效应在光纤陀螺的设计和制造中起着重要的作用.

一种新型光纤应变传感器的设计

本文提出了一种用于动态应变测量的新型光纤应变传感器,该系统由具有相位压缩功能的萨格纳克干涉仪构成,与普通干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大了数百倍,并且系统不受外界缓变量的影响,信号处理电路简单易行。

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器,用于固体表面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表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时,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.而且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,结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.

电光相位调制器半波电压闭环测量方法

以光纤Sagnac干涉仪为基础,利用其时延差分的调制特性,建立一套电光相位调制器半波电压的闭环测试方法,消除了由光强等低频波动引入的测量误差.设计相应的调制解调的闭环数字方程,完成了仿真实验.仿真结果表明:所设计的闭环方法能快速地追踪半波电压,其测量精度和系统的低频波动无关,测量精度受制于测试系统的宽谱噪声信号.搭建实验系统,实现闭环算法,相位调制器样品的半波电压测试结果表明:在200Hz的测试频率下该实验系统的测量相对精度优于1.8×10-5,1s平均测试的相对精度优于1.1×10-5,实验系统测量精度受限于被测相位调制器的温度敏感性和环境参数的稳定性.该测量方法能够精确测量高精度光纤传感系统中相位调制器的半波电压,也可应用于设计高精度的温度传感器.

光折变晶体中相反通光方向光程差异的观测

报导利用Sagnac干涉仪检测光折变晶体对两束光波所引起的附加相位差.实验表明:光沿两个相反方向通过光折变晶体时存在着附加相位差;这一附加位相差对晶体光轴方位有明显的依赖关系.这就意味着光沿相反方向通过光折变晶体时折射率存在差异.可将这一现象称为光折变晶体的二向相差效应,其起因应当与光折变晶体光扇效应相同.