用于视向速度测量的法珀标准具性能测试(特邀)

通过国家天文台兴隆观测基地2.16 m望远镜高色散光纤光谱仪,对一套置于真空恒温系统中的标准具进行测试分析。实测定标谱线频率间距~29.87 GHz,波长覆盖500~685 nm,波长范围内共有5425条谱线,谱线自身宽度小于光谱仪最小分辨单元。与激光频率梳同步对比测试表明,稳定后法布里-珀罗标准具谱线超过5 h的稳定性好于0.61 m/s,可以满足天文观测一个观测夜的稳定性需求。使用这些谱线对此光谱仪重新进行波长定标,并将激光频率梳作为已知的波长标准对定标结果进行检验,法布里-珀罗标准具波长解的残差标准差约为钍氩灯波长解的一半,说明其定标精度更高。

分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统

通过对该系统采集到的法布里-珀罗（F-P）标准具透射谱和光纤布拉格光栅（FBG）传感器反射谱进行寻峰算法以及拟合算法的研究,采用C语言编程和LabVIEW编程相结合的方式,实现了FBG波长信号的解调。其中,由于系统采集到的F-P透射谱和FBG反射谱线时域信号数据都由离散点构成,且在3dB带宽内均符合高斯曲线分布,采用高斯拟合对采集到的信号数据进行寻峰处理,提高系统精度;又由于分布式反馈（DFB）激光器的波长扫描存在着一定的非线性,采用二项式拟合对DFB激光器的波长扫描曲线进行拟合,以降低其非线性导致的误差。另外,设置一路标准FBG传感通道用于波长校准。实验研究表明该系统稳定性良好,波长测量范围为1 550.012~1 554.812nm,分辨力为1pm,精度为±10pm,验证了该系统可用于FBG波长信号检测的可行性。

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统(英文)

光纤布拉格光栅(FBG)的波长随外界温度和压力变化。检测出波长的变化,就可以计算出外界的温度和压力。文章提出了一个基于F-P温控标准具的高稳定性光纤布拉格光栅(FBG)波长解调系统,讨论分析了FBG波长解调系统的原理及高稳定性的原因。在这个系统中,带温控模块的F-P标准具用来进行实时波长校准。F-P标准具的波长数值可查询得到,由线性插值算法可以得出光纤光栅的波长值。温控模块可以保证标准具在±0.01℃的范围内变化,因此标准具波长值可以认为是定值。最后通过测量水浴槽中光纤光栅的波长变化测试系统稳定性,并与MOI公司解调仪sm125在稳定性方面做了对比。实验结果表明20 h内系统的长期稳定性可达到±0.15 pm,而sm125解调仪是±3 pm。

固体介质间隔层激光标准具性能的影响因素研究

针对固体介质间隔层的镀膜标准具,以1 064 nm激光镀膜标准具为例,首先研究了反射膜堆数对反射带宽、基底厚度以及对自由光谱区的影响:标准具的带宽随着膜层堆数增加而减小,自由光谱区随着基板厚度的增加而减小;其次研究了基底误差对标准具中心波长定位和透过率的影响,通过定量数值计算证明了基底误差可通过标准具的使用角度补偿;针对典型的H(LH)m/Substrate/(HL)mH和L(LH)m/Substrate/(HL)mL两个膜系结构,研究了入射激光发散角对标准具中心波长偏移、通带半宽度、中心波长透过率和最大透过率的影响。随着激光发散角的增加,中心波长向短波方向移动,通带半宽度、中心波长透过率和最大透过率呈现下降的趋势,并且第二个膜系结构的标准具性能优于第一个膜系结构的标准具。

MGTI型不等带宽interleaver的输出光谱特性分析

用两面镜级联的GT腔代替Michelson干涉仪的两面全反射镜,通过MGTI中的GT腔镜面反射率、腔长、干涉仪臂长差等结构参量的选择,得出了宽口和窄口输出谱3dB处带宽比分别为1.69、1.83、2.13和2.14的四组不等带宽、隔离度高、通带平坦且周期不等的输出光谱,并系统分析了这些结构参量对输出光谱特性的影响.模拟结果表明:可用此类MGTI结构设计出不同带宽比的不等带宽interleaver;输出光谱的平坦特性由GT腔镜面反射率决定,镜面反射率主要影响输出谱的通带带宽与隔离度,且对两者的影响程度不同;选择适当的GT腔腔长和臂长差可得到不同的光谱周期.

波长参考FBG波长解调系统分析与设计

对利用波长标记法布里一珀罗标准具作为波长参考计算FBG波长的方法进行分析，设计了基于数据采集卡的FBG波长解调系统硬件电路及软件系统。测试结果表明，所设计的硬件电路与光路解调系统配合，可获得高质量法布里一珀罗标准具及FBG光谱信号，在15℃～60℃测量区间内，系统测量误差小于1．6667pm。

基于双F-P标准具的波长锁定

提出了一种基于双法布里-珀罗(F-P)标准具的波长锁定方法,利用Littman结构的外腔型可调谐激光器、标准具、波长计等搭建了一套波长锁定实验系统,将激光器调至波长范围内任意波长,分别在关闭和开启波长锁定的两种情况下记录波长变化,实验结果表明,该波长锁定方法能显著提高Littman结构可调谐激光器的波长稳定性。

钠光线双线波长差的测定

介绍了一种用可变长度法布里-珀罗标准具测定钠光线3p能级精细结构的实验方法及测量时需要注意的问题.

F-P标准具温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响

F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为±1.5GHz和±3GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528pm和0.676pm,重复性误差最大值分别为1.77pm和2.01pm。

基于F-P标准具的固体激光可调线宽控制技术

钠导星激光研制需激光线宽在一定范围内可调节。开展了F-P标准具压窄线宽数值模拟,设计一台高光束质量基横模线偏振激光输出全固态1064nm激光器作为实验装置,结合激光器输出光谱特性进行计算。根据计算结果采用不同规格的单标准具、组合双标准具实现了激光线宽在0.75～2.83GHz范围内的离散调节控制。在标准具未控温情况下,不同线宽时激光中心波长保持1064.58nm,30min内波长漂移量小于3pm。

钠黄光双线波长差的测定

介绍了用可变长度法布里－珀罗标准具测定钠黄光３Ｐ能级的精细结构的方法及注意事项

法布里—泊罗标准具实验的一种新的数据处理方法

给出了用法布里—泊罗标准具测量光波波长的一种数据处理方法,该方法克服了传统方法中叉丝难以对准圆环中心而引入的误差,并对实验测量的光波波长作了不确定度评价.

天文光谱高精度波长定标技术研究进展(特邀)

基于多普勒效应的视向速度法是探测太阳系外行星的重要方法,探测类地岩石行星需要至少10 cm/s的长期测量精度,这对波长定标技术提出了较高的要求。自2008年锁模激光器天文光梳系统在天文台光谱仪上进行波长定标测试以来,高精度波长定标技术得到了飞速发展,并在之后几年相继出现了使用连续光法布里珀罗标准具、电光调制天文光梳、微腔天文光梳等进行波长定标测试的报道。这些技术所实现的定标精度已经超越上一代基于气体吸收池或空心阴极灯的定标精度,并具有支持10 cm/s或更高长期定标精度的潜力。本文总结了这几种技术的现状并对其未来发展做了展望。

关于法布里-珀罗标准具的研究

分析了用F -P标准具作光谱测量时使用传统公式的不足 ,推导出求波长差真值的公式 .通过实例计算给出二者求波长差的结果 ,分析了传统公式产生误差的原因 ,并给出修正公式 .

基于光纤法布里珀罗的光纤光栅解调技术研究

为了更宽的波长解调范围(几十nm)和更高的解调精度(pm级),提出了一种采用可调谐光纤法布里珀罗(FFP)扫描滤波器实现波长扫描,结合高稳定性波长标准具和阈值比较寻峰算法降低迟滞效应解调误差的快速光纤光栅波长解调方法,并完成了相应的解调系统设计。通过对所提出的解调方法的可行性及解调系统的测量性能进行实验验证,实验结果表明:该方法可准确解调光纤光栅波长,解调系统的测量标准差为3.7pm。

基于F-P标准具非线性波长校准的FBG传感系统解调方法

针对光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)解调系统在变温环境下由于波长漂移引起的解调精度不足问题,提出了一种基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)标准具非线性波长漂移校准的FBG传感系统解调方法。研究建立了引入F-P标准具的FBG解调系统,设计了基于F-P标准具非线性误差补偿的波长校准流程,搭建了FBG解调系统在航空航天实际应用环境中的模拟实验系统,并在恒温及变温环境下进行了实验测试。实验结果表明,本文所提出方法在恒温及变温环境下的传感系统解调稳定性在±0.6 pm及±1.1 pm以内,且在变温环境下传感系统解调的波长漂移量从20.3 pm减小到0.7 pm。验证了解调方法的精度和稳定性,为航空航天等领域的结构健康监测提供了参考。

武汉光迅波长锁定器简介

简要介绍了波长锁定器的工作原理及滤波片型、衍射光栅型波长锁定器,着重阐述了武汉光迅的空气隙标准具型波长锁定器及其技术指标与应用。

基于复合波长参考的温度稳定光纤光栅传感解调研究

为实现温度稳定的光纤光栅传感解调,提出了综合使用法布里-珀罗（F-P）标准具和乙炔气室进行实时复合波长参考的校正方法。分析了F-P标准具透射光谱和乙炔气室吸收光谱的温度漂移特性。建立实验系统,测试了F-P标准具透射光谱的温度漂移特性,实验显示F-P标准具谱线平均温度灵敏度为1.16 pm/℃,谱线温度重复性误差可达13.0 pm。进行了基于F-P标准具单独参考和基于复合波长参考的解调温度稳定性实验,实验结果表明0℃~55℃的高低温循环,基于F-P标准具单独参考的解调值变化范围为±32.7 pm,标准差为20.7 pm,基于复合波长参考的解调值变化范围为±1.2 pm,标准差为0.39 pm,解调值变化范围温度稳定性提高了27倍。

迈克耳孙Gires-Tournois干涉仪型梳状滤波器的奇偶周期特性分析

随着密集波分复用(DWDM)技术的不断发展,光学梳状滤波器(Interleaver)从原始功能的两路输出谱带宽相等的等带宽器件向不等带宽器件发展,以灵活应用于复杂网络的分插复用及不同网络平台间的过渡等。迈克耳孙Gires-Tournois干涉仪(MGTI)型interleaver具有结构紧凑、成本低、参数简单易调节、性能优异等特点,是实现interleaver的一个典型方案。从严格的数学角度推导了判定MGTI型interleaver周期的理论依据,并给出了几个具体的MGTI结构周期的判定实例。任何参数结构的MGTI型interleaver,当GT腔镜面反射率发生变化时,等带宽与不等带宽MGTI型interleaver的奇、偶两路输出光谱光强相交点处的特性不同。具体给出了该不同特性的实例。这些结论可用来指导设计满足不同周期和带宽要求的MGTI型interleaver,对设计特种光学干涉滤波器也可起到一定的指导性作用。

任意占空比不等带宽迈克耳孙Gires-Tournois干涉型光交错复用器的设计方法

提出了一种基于Michelson Gires-Tournois interferometer(MGTI)型不等带宽光交错复用器(interleaver)的新颖设计方法,可以简便地得到所有结构参数。通过z变换简化多镜GT腔(GTE)复杂的透射方向和反射方向光波电矢量的表达式,结合数字信号滤波器中椭圆滤波器的设计原理,利用极点值即可得到GT腔的腔长、臂长差和GT腔各镜面的反射率。给出了占空比为1:3的25 GHz不等带宽interleaver的设计实例,比较了采用不同GT腔结构的多组模拟仿真结果。分析了实现任意占空比interleaver的设计原理,给出了同一3阶结构情况下的4组不同占空比的设计实例,以及3组不同阶数下的占空比为1:4的该结构光交错滤波器的具体设计参数和结果。