光锥的光学传递函数测试方法研究

从传像方式上给出了光锥的理论传递函数,并提出了利用星点像分析测试其MTF的方法,通过具体实验给出了MTF的测试结果.测试结果表明,合理的选取测试组件参数,可以得到光锥在较大频率范围内的光学传递函数(>100lp/mm).从MTF趋势上看,测试结果与理论推导呈一致性.

新型熔锥型M-Z光纤干涉仪的研究与设计

对熔锥型M-Z光纤干涉理论中的模间干涉进行了研究,给出了熔锥型Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪结构设计,采用熔锥型M-Z干涉仪进行了折射率和温度传感仿真实验。仿真结果表明,该干涉仪具有一定的实用价值。

基于图像处理技术的制导光纤缠绕喷胶特性试验研究

为了对制导光纤缠绕喷胶特性进行研究,建立了基于图像处理技术的测量系统。以自主研发的制导光纤喷胶设备为试验平台,借助Matlab图像处理技术,将雾化质量和雾化锥角作为研究喷胶工艺参数的指标,建立以水为介质的雾化质量、雾化锥角与喷胶工艺参数的影响规律,并以此规律为基础对胶液的雾化效果进行试验研究,并探索工艺参数与雾化质量、雾化锥角之间的影响规律。试验结果表明工艺参数对雾化质量和雾化锥角的影响效果明显,其中雾化质量随空气压力的增大而变差,随喷胶流量的增大而改善;雾化锥角随施胶流量的增加呈现出先增后减的趋势。从工艺上验证了制导光纤缠绕试验平台可实现胶液雾化及涂覆光纤的功能,为在线精确控制施胶量和喷胶效果提供了理论依据。

光纤光栅内锥式流量计的研究

光纤光栅传感技术具有光纤传感技术的所有优点,内锥式流量传感器具有量程比大,压损较小,耐高温高压,要求前后直管段长度小的特点。将光纤光栅和内锥流量传感器结合组成了新型的光纤光栅内锥式流量计,介绍了光纤光栅和内锥式流量传感器的工作原理,光纤光栅内锥式流量计的组成,实验数据和结论。

空间光通信系统发射光束的准直特性研究（英文）

提出一种前端直接耦合光纤平凸透镜的聚合物直光锥光束准直系统。通过具体地对直光锥的端体结构参数进行优化设计以得到高耦合效率高准直精度的直接耦合式聚合物直光锥准直系统。并利用光线传输理论和仿真实验,论证了直光锥的锥角和锥长对准直效能的较大影响。结果表明,选择合适的锥角和锥长能达到十微弧度级的准直精度,能较好地满足空间光通信系统远距离发射和接收对于光束质量的要求。此外,理论数值和仿真实验同样验证了该直接耦合式直光锥准直系统对于较大发散角的发散光束具有较好的准直效果。

基于二维MEMS振镜的激光雷达系统的光学设计

近年来人们对具有安全驾驶、智能控制功能的汽车需求增长,使智能驾驶汽车快速发展起来,激光雷达作为智能驾驶的核心传感器之一得到广泛的关注,其中MEMS激光雷达具有高帧率、高分辨率、体积小、成本低的优点,是国内外车载激光雷达的主要发展趋势之一。光学系统是MEMS激光雷达重要组成部分之一,分为发射光学系统和接收光学系统,本文基于镜面直径5mm的二维MEMS振镜设计了发射光学系统,将25W的半导体激光器准直为弧矢方向发散半角为1mrad,子午方向发散半角为3mrad的光束;设计了大相对孔径为1∶1、焦距为11.01mm的镜头作为接收镜头,并提出采用放大倍率为2.2的纤维光锥与16线APD阵列探测器耦合,扩大接收光学系统的视场;APD阵列探测器采用选通模式,提高雷达系统的信噪比。基于此设计结果搭建激光雷达样机,实验验证系统探测距离可达45m,全视场角40°×10°。结果表明系统可一定程度上提高激光雷达探测距离和视场角。

光纤陀螺环振动性能评价体系的建立与应用

建立了光纤环振动响应的理论模型,分析得到光纤环振动瞬态响应振幅与振动激励频率和加速度振幅呈正比的结论,并进行实验验证,以此为依据建立包括若干参数的光纤环振动性能全面评价体系,定量评价光纤环的振动性能。搭建光纤环振动性能测试系统,并对大量光纤环进行振动性能全面测试,振动灵敏度为1°/(h.Hz),非线性度为10%,重复性误差约为2%,振动致零偏漂移量级约为1°/h,证明了该评价系统对不同固胶光纤环有很好的区分度,能全面有效地反映光纤环的振动性能。

纤维光锥像畸变形成机理分析

纤维光锥因其锥形结构特性,可以进行图像的点对点放大或缩小传输,其单元丝材料的匹配性、光学特性及制备工艺的优劣直接决定传输图像的质量。本文选取小端面尺寸相同,但放大率不同的两只光锥进行了放大率的特征数据采集。并通过以上数据所得出结果,更深入的采用微观测量单元丝径的变化,从而进行分析,阐明纤维光锥传像畸变产生机理,为生产高性能纤维光锥提供理论依据。

高精度光纤端微加工系统与实验

围绕光纤端微加工技术与系统的设计、制作,以及光纤端加工实验展开研究,完成光纤端微加工整体系统设计并进行加工,利用本实验设计制作的光纤端微加工系统,对楔角光纤端、圆锥光纤端进行研磨实验.实验结果表明:光纤端微加工系统可以完成对不同形状的光纤端面的加工.圆锥角加工范围为30°～90°,加工精度为±1°;楔角加工范围为20°～50°,加工精度为±2°.光纤端微加工系统能够达到高精度、多功能、操作简便、易于控制的设计要求.

光纤陀螺捷联惯组姿态算法改进研究

采用陀螺角增量信号来进行设计的传统的捷联姿态算法,应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。为此,提出了一种仅以角速率为输入信号,双回路迭代新算法,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了新算法相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的改进新算法相比于同角速率抽样值的常规角速率输入的圆锥补偿算法精度显著提高。新算法的提出为光纤陀螺捷联惯组圆锥误差补偿提供了一种新的思路。

一种微型铠装光锥的新型磨抛夹具

介绍了一种微型铠装光锥的新型磨抛夹具。这种新型夹具针对原有夹具在装夹方式、装夹个数、定位方式、限位方式等方面进行了革新,解决了原有夹具存在的装夹时间长,磨抛质量不高,长度控制不精准等问题,提高了产品的磨抛技术。

双色条光缆的生产工艺流程和工艺改善

本文主要介绍了光缆产品护套双色条挤出技术。阐述了在多根光缆同槽或同管敷设时双色条外护在辨识度上的优势;简单的介绍了色条光缆的特点和色条挤塑的方法;详细介绍了双色条光缆的生产工艺流程、工艺改善和生产中可能出现的问题;最后分析了色条光缆未来的发展方向和发展前景。

基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器

目的:提出一种基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤传感器,并通过分析传感器结构制作和传感原理,验证其传感性能。方法:利用特种光器件精密微加工平台(LDS2.5,3SAE Technologies,Inc/美国)制作双细锥形结构,锥形直径为40μm,双锥间距离为2 cm,锥形渐变区域为500μm,在RH40%~80%范围内进行实验。结果:通过实验验证了在20℃~95℃温度范围内其最大灵敏度为208.6 pm/℃、在RH50%~70%和70%~80%的湿度变化范围内传感器的灵敏度分别为-0.019 dB/%RH、-0.055 dB/%RH。结论:双细锥形结构光纤传感器具有尺寸紧凑、结构简单、成本较低、灵敏度较高等优点,有良好的湿度线性响应关系,可通过强度变化或者波长解调实现温湿度的测量。

阻水玻纤纱延燃性及其热释放研究

由于各种牌号阻水玻纤纱的生产厂家的生产工艺和配方不同,因此,阻水混合物的成分和比例有所不同,产品的性能表现也不同。本工作通过相关的测试方法和设备,研究不同牌号、不同配方的阻水玻纤纱的延燃性、燃烧热释放,考察了阻水玻纤纱对光缆燃烧的影响。

双斜锥光纤布拉格光栅超声波传感装置

为提高光纤布拉格光栅(FBG)在超声波探测中的灵敏度和复用能力,设计并实现一种基于聚能耦合效应的双斜锥FBG超声波传感装置。首先,利用锥聚能理论与有限元法,分析锥形结构对超声波的聚焦作用。其次,详细讨论双斜锥FBG的结构参数(斜锥锥角、底面直径、高度、倾斜度)对其聚能效果的影响,确定传感装置最优尺寸。最后,制作传感装置并测试其动态特性。结果表明,封装后的双斜锥FBG超声波传感装置在20~130 kHz工作频率范围内可有效提高FBG检测超声波灵敏度。当工作频率增加到50 kHz时,检测幅值提升了约21倍,且传感响应的线性度良好。设计的超声波传感装置可实现双端输出,具有复用性,可应用于钢轨、桥梁等长距离结构的健康监测。

动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针

基于液压传递原理 ,设计出一种用动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针的装置 .实验结果表明 ,在传统的化学腐蚀法制备光纤探针的过程中 ,通过控制腐蚀液液面的上升速度 ,可以有效地控制探针针尖的形状以及锥角的大小 .在此基础上 ,还论述了分步控制光纤与腐蚀液液面的相对位移的方法在大锥角光纤探针的制备中所具有的独特优越性 .利用所制备的大锥角近场光纤探针在扫描近场光学显微镜上对直径为 2 0 0nm的小球进行探测 ,其力学像证实该探针具有较高的形貌分辨率 (约为 5 0nm) .

环形激光束形成及高分子材料焊接性能的研究

利用光纤激光研究了环形激光束的形成原理,并利用环形激光束实现了高分子材料的超高速焊接。试验结果表明,随着准直镜焦距的增加,环形激光束的外径不变,内径减小,环形激光束的光环宽度增加;随着第一枚圆锥透镜和第二枚圆锥透镜的间距L12增加,环形激光束的内径和外径同时增加,而环形激光束的光环宽度几乎不变;通过准直镜、第一枚圆锥透镜及第二枚圆锥透镜的同轴性调节,可获得能量密度分布均匀的环形激光束;利用外部直径为54 mm、内部直径为47 mm及宽度为3.5 mm的环形激光束,对厚度为(2+1)mm的高分子材料搭接接头实现了超高速焊接。当试验压力为100 N,激光输出功率为800 W,焊接时间为0.6 s时,高分子材料焊接接头拉伸剪切性能与母材相同,其拉伸剪切断口位于母材(TPV-弹性体)上。

基于耦合锥结构的光纤光栅超声波传感器及其无损检测研究

提出一种基于耦合锥结构的光纤光栅超声波传感器,对超声波耦合锥的结构进行数值仿真及优化,分析了光纤光栅长度对超声波探测性能的影响。在此基础上,将所设计的超声波传感器与光谱边带滤波解调技术相结合,用于识别6061型铝合金板中的缺陷。结果表明:所设计的超声波传感器能有效探测铝合金板中传输的兰姆波,通过分析兰姆波时域信号和S0模式幅值的变化量,可以准确判决铝合金板中有无圆孔缺陷及缺陷大小,同时证明所设计超声波传感器具有测量灵敏度高、布置位置灵活可调、可重复利用的优点,在结构体损伤识别等领域具有潜在的应用价值。

一种小锥角POF连接过渡器的制作及性能测试

理论分析了锥形塑料光纤（POF）连接过渡器的传光原理,研究了可作为不同芯径光纤连接的小锥角POF连接过渡器的制作及其光传输效率。在不同温度和拉力下实验制作了锥角从0.1°~0.8°范围的不同锥角POF连接过渡器,并分别测量了大端面和小端面的输出光耦合效率,结果表明小锥角POF可用于不同芯径光纤的过渡连接。

新型凹锥形表面增强拉曼散射光纤探针的制备

研制了一种新型凹锥形表面增强拉曼散射(SERS)光纤探针,研究了光纤探针凹锥形结构的制备方法,分析了凹锥光纤探针形貌与腐蚀时间的关系,通过化学自组装法将金纳米颗粒固化到凹锥内表面,制成凹锥SERS光纤探针,并测试了其远程SERS检测性能。结果表明,凹锥形光纤探针具有更低的光纤拉曼光谱背底,约为同种光纤制备的锥形探针的1/3;在633nm的激发波长下,固化金纳米颗粒的凹锥探针对于罗丹明6G(R6G)溶液的拉曼光谱远程检测浓度低至100nmol/L。这种凹锥形结构使基底不易脱落,探针不易损坏。基于上述优点,该种凹锥形光纤探针可能在SERS远程检测领域具有潜在的应用价值。