基于低频外差干涉的光纤环形器重合度检测

光纤点衍射环形器是激光相干多普勒测振系统中光纤光路和空间光光路耦合的关键器件,其耦合效率等性能参数对测振系统测量准确度和测量距离的提升具有重要意义.常规环形器重合度检测采用能量监测法和远场重合度监测法,不能对光纤失配因素进行定量分析,环形器耦合效率的一致性无法保障.针对上述问题,提出了一种基于低频外差干涉的相位检测技术,利用干涉相位信息进行光纤相对姿态解算,可有效解决光纤环形器重合度定量检测的问题.对不同光纤相对姿态形成的干涉波前进行了仿真分析和实验验证,给出了光纤相对横向位移、纵向位移和光轴偏离角度与干涉相位PV(peak-to-valley)值、Zernike系数和环形器耦合效率间的规律,实现了干涉相位到光纤失配因素的分离解算,解算结果可指导光纤相对姿态的调整.最后通过实验验证了该技术的可行性,结果表明该技术对于光纤横向位移的检测精度优于1μm,为提升光纤环形器重合度提供了新的检测途径.

基于多模-细芯-多模光纤结构的Mach-Zehnder干涉仪的温度传感实验研究

介绍了一种基于纤芯失配的光纤Mach-Zehnder干涉(MZI)液体温度传感器。并对所制作的传感器进行了环境溶液温度响应特性实验研究,实验结果表明干涉谱峰值波长漂移量与溶液温度变化量之间存在良好的线性关系,当环境溶液温度变化范围在26~90℃时,传感器相应灵敏度为42.6pm/℃,线性度为0.994,且该传感器能够很好的消弱环境液体折射率变化对干涉谱峰值波长的影响,溶液折射率在1.345~1.403变化范围时,灵敏度仅为0.247 nm/RIU。

掺镱光纤放大器的啁啾脉冲失谐放大特性

研究了掺镱光纤放大器对中心频率为1053nm的啁啾脉冲放大特性,发现针对高斯或超高斯脉冲,采用合适的带宽及入射光强能够使增益饱和和失谐放大相互消弱,从而得到一个良好的放大脉冲形状。计算了掺镱光纤放大器失谐放大带来的相位调制,发现对压缩质量影响较小。

基于单环掺铒光纤激光器系统的混沌保密通信

提出了带有光延迟反馈回路的单环掺铒光纤激光器系统,并对其动力学特性进行了分析。在传输信息幅度较小时,利用信息掩盖技术在掺铒光纤激光器系统中实现了混沌的保密通信,即使系统的参数在一定范围内存在失配时,混沌同步也可以维持得非常好。

Bragg光栅辅助非对称双芯光纤耦合器的研究

利用耦合模理论,推导出了其中一个纤芯写有Bragg光栅的双芯光纤耦合器的完整的耦合模方程。并通过打靶法和Broyden叠代数值解此耦合模微分方程组,分析了在不同失配条件下,双芯光纤耦合器各个端口的输出特性。得到了双芯光纤最佳的失配条件,在此条件下,光栅谐振波长处信号具有优异的反射特性,其他波长的信号则基本不发生耦合,接近无损地通过,此种耦合器具有非常小的插入损耗,是WDM系统中分插复用器的极佳选择。

基于细芯保偏-细芯光敏光纤结构的Sagnac干涉仪的温度和应变传感实验研究

提出并实验验证一种基于纤芯失配的光纤赛格纳克(Fiber Sagnac Interferometer,FSI)温度和应变传感器。该传感器由细芯熊猫型保偏光纤(Thin-Core Panda Polarization Maintaining Fiber,TPMF)与细芯光敏光纤(Thin-Core Photosensitizer Fiber,TPSF)熔接并引入Sagnac环中制成。实验研究了不同TPSF长度对温度和应变灵敏度的影响。结果表明,当TPSF长度分别为12 cm和16 cm时,获得的最高和最低温度灵敏度为-1.93 nm/℃和-1.46 nm/℃,但TPSF长度对传感器的应变灵敏度影响不大,相关指标都优于相关文献报道的非填充或无涂层光纤温度和应变传感器。该传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点。在物理、生物和化学传感方面具有潜在的应用前景。

跳频光码分多址系统中的群速度失配效应分析

分析了采用布喇格光纤光栅的 FH- OCDMA系统中不同群速度失配的光纤信道对系统性能的影响 .群速度失配造成的光脉冲位置偏移 ,在没有补偿措施的情况下 ,普通单模光纤不适于现有的 FH- OCDMA系统 .

光子晶体光纤中群速度失配对脉冲俘获的影响

基于耦合非线性薛定谔方程,研究了超短脉冲在光子晶体光纤中传输时的俘获特性,得到了群速度失配的大小对脉冲俘获率的影响规律。研究表明,随着群速度失配量值的减小,俘获率将逐渐增大,群速度失配量值在10-6～10-7(fs/nm)数量级之间时,俘获率变化较快,但当群速度失配的大小减小到10-8(fs/nm)数量级后,俘获率变化缓慢,并趋近于最大俘获率值。

注入幅度失配平均孤子自稳定传输

分析平均孤子传输系统中光源注入脉冲幅度失配对光脉冲传输稳定性产生的影响，提出利用工作在饱和区的光纤放大器实现系统中脉冲自稳定传输的方案，并验证了这一措施的可行性。

纤芯失配的光纤Mach-Zehnder折射率传感器

基于Mach-Zehnder干涉仪原理,利用光纤错位熔接技术设计并制作了一种单模光纤-多模光纤-单模光纤-错位熔接点-单模光纤结构的液体折射率传感器.传感器中的多模光纤和错位连接部分充当光耦合器;多模光纤在后面的单模光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模,不同的模式有不同的模式折射率,经中间单模光纤传输到错位熔接点处时,不同模式光之间将产生光程差,经错位熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模从而产生干涉.对该传感器输出的干涉光谱中干涉谷功率随外界溶液折射率变化的规律进行了理论分析和实验研究.结果表明：溶液折射率变化为1.358 9～1.392 2时,干涉谱中1 530 nm附近的干涉谷光功率与溶液折射率呈单调递增关系,可用于折射率的测量;折射率变化为1.372 0～1.392 2时,传感器响应曲线具有很好的线性度,线性拟合系数为0.998,对应的灵敏度为252.06 dB/RIU.该传感器制作简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高,可用于生物医学领域液体折射率的实时测量.

基于DFB激光器的楔形截顶光纤微透镜耦合结构

为了解决分布式反馈激光器的光发射次模块耦合封装中存在最大耦合效率局限的问题,采用楔形截顶光纤微透镜代替分立式透镜的直接耦合的方法,得到斜面倾角0.6rad、耦合距离60μm、半宽度15μm的楔形截顶光纤端面模型。在此基础上与分立式和直接耦合进行对比,讨论了纵向、横向和角度偏移误差。结果表明,纵向耦合距离在-21.45μm^56.79μm,角向耦合角度在-8.3°~8.5°,耦合效率始终大于70%;结构整体容忍度较高,耦合效率达84.40%。该研究可为下一代分布式反馈激光器的次发射模块耦合封装器件提供新的解决方案。

带有布喇格光栅的光纤失配耦合器的传输特性分析(英文 )

本文利用模式耦合理论，分析了光纤失配耦合器在耦合区带有一个布喇格光栅后两光纤中基模场的传输特性，得到基模场发生耦合现象的条件及满足的方程． 采用数值分析方法模拟耦合现象，并得出了带有布喇格光栅的光纤耦合器用于波分复用／解复用的最优化设计方案．

PCF中群速度失配和高阶色散对孤子自俘获的影响

基于分步傅里叶方法,仿真研究了光子晶体光纤(PCF)在反常色散区的群速度失配因子δ、高阶色散(主要是三阶色散)对孤子自俘获效应的影响。研究结果表明:随着群速度失配δ的增大,两偏振分量的平均振幅差值也增大,孤子自俘获效应变差;三阶色散量增大时,孤子自俘获效应变差。因此,只有选择合适的特性参数值才可以得到比较好的孤子自俘获效应,此特点可用于实现光开关等光信号处理功能器件。

浅析光纤接续失配现象

本文针对近年光纤接续中常见的失配现象,结合电力通信系统中常用的G.652光纤结构,以及光时域反射仪的工作原理,对光纤失配现象的起因进行了简要的解析。

光纤可饱和吸收体在光纤激光器被动调Q中的应用进展

调Q是获得脉冲激光输出的一种重要技术手段。近年来,利用掺杂光纤作为可饱和吸收体实现对全光纤激光器被动调Q的研究得到了广泛关注。本文介绍了光纤可饱和吸收体的基本特性及显著优势,评述了其在光纤激光器宽带调Q、高重频调Q和大能量调Q等领域的国内外应用进展,并对今后的发展趋势进行了展望。

基于多模-细芯-多模光纤结构的双参数测量传感器

设计并制作了一种基于多模-细芯-多模光纤(MMF-TCF-MMF)结构的双参数测量传感器,在此结构中同时产生马赫-曾德尔干涉(MZI)与表面等离子体共振(SPR),来实现对折射率和温度的同时测量。该传感器中的两段多模光纤(MMF)作为输入输出耦合器,细芯光纤(TCF)镀上一层金属银膜作为传感臂。实验结果表明,MZI和SPR在1.333~1.412 RIU范围内折射率灵敏度分别为-70.373 nm/RIU和4888.77 nm/RIU,在20~80℃范围内温度灵敏度分别为73.48 pm/℃和-0.3215 nm/℃。采用灵敏度矩阵实现了双参数测量,可解决折射率传感器温度的交叉敏感。该传感器成本低、灵敏度高、制作简单,在生物化学医疗检测领域有良好的应用前景。

高非线性光子晶体光纤与单模光纤低损耗熔接实验

在理论分析基础上,采用常规电弧放电熔接技术,在1550 nm波段对高非线性光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)的熔接损耗机制进行了实验研究,指出模场失配是造成两者直接熔接损耗的主要因素;而熔接过程中因放电电流过大或放电时间过长所导致的光子晶体光纤的包层气孔形变以致塌陷,会引起超过10 dB的附加损耗。采用过渡光纤有效地缓解了两种光纤模场的失配;通过优化放电参数,有效地避免了光子晶体光纤包层气孔的塌陷,实现了高非线性光子晶体光纤和单模光纤的低损耗(<1 dB)熔接。

基于光纤气泡和纤芯失配的Mach-Zehnder干涉液体折射率传感器

介绍了一种基于光纤气泡和纤芯失配的Mach-Zehnder干涉液体折射率传感器.将两根纤芯经过腐蚀的普通单模光纤熔接在一起,在熔接点处形成一个气泡,在距气泡20 mm处级联一段20 mm的细芯光纤,再接入一段单模光纤,形成单模光纤-气泡-单模光纤-细芯光纤-单模光纤结构的传感器.气泡与光纤芯径失配处的两个节点起到光纤耦合器的作用,从而形成光纤Mach-Zehnder干涉仪.环境液体折射率的变化,将使得传感器透射谱能量发生变化,通过测量干涉谱波峰峰值能量从而实现对折射率的测量.并对所制作传感器的折射率响应特性进行了实验研究,实验结果表明干涉谱波峰峰值能量与环境液体折射率之间存在良好的线性关系,当环境液体折射率变化范围在1.351—1.402时,响应灵敏度为143.537 dB/RIU,线性度0.996.该传感器在生物化学领域有较好的应用前景.

基于纤芯失配和光纤布拉格光栅实现温度和应变同时测量

基于纤芯失配理论,提出了一种多模-单模-多模(MSM)结构与光纤布拉格光栅(FBG)级联实现温度和应变同时测量的光纤传感器。利用MSM结构的干涉谱和FBG对温度和应变的不同响应灵敏度,实现了对温度、应变的同时测量。实验结果表明,在20℃～80℃的温度范围内,MSM结构的干涉谱和FBG的温度灵敏度分别为0.091nm/℃和0.0102nm/℃;在0～650με的应变范围内,应变灵敏度分别为-0.0013nm/με和0.0012nm/με。因此利用敏感矩阵,即可实现对温度和应变的同时测量,且温度和应变的最大测量误差分别为±0.2℃和±8.25με。该结构灵敏度高,结构简单,且不易受电磁等干扰,实验结果具有良好的线性度,在工程领域应用前景良好。

纤芯失配型光纤传感器折射率敏感特性

根据菲涅耳公式和功率反射系数关系式,分析纤芯失配型光纤传感器折射率传感原理;采用单模/多模光纤制作传感器,研究传感器输出光功率随甘油溶液折射率变化特征,并验证理论计算结果。表明媒质折射率n_2=1.300～1.441时,传感器输出光功率强且几乎不发生变化;n_2=1.441～1.452时,传感器输出光功率呈线性快速下降,其斜率为-155.91;当媒质折射率与单模光纤包层折射率接近时,传感器输出光功率几乎为0。验证实验发现,传感器线性快速下降的折射率范围为1.442～1.454,斜率为-49.67,其输出光功率随甘油溶液折射率变化规律与数值模拟结果基本一致。该传感器具有结构简单、成本低、传感系统全光纤化等特点,能用于有毒有害、易燃易爆等特殊环境下物质折射率的高精度测量。