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CO_2激光写入的长周期光纤光栅加速度传感器实验研究
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作者 史翠华 朱涛 +2 位作者 饶云江 柯涛 徐敏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2780-2784,共5页
基于高频CO2激光在普通单模光纤上制作的长周期光纤光栅的应变和弯曲特性,本文设计制作了一种新型的加速度传感器.基于等强度梁理论分析了梁振动与长周期光纤光栅输出光强之间的关系,最后推导出了系统的加速度理论模型.文中搭建了长周... 基于高频CO2激光在普通单模光纤上制作的长周期光纤光栅的应变和弯曲特性,本文设计制作了一种新型的加速度传感器.基于等强度梁理论分析了梁振动与长周期光纤光栅输出光强之间的关系,最后推导出了系统的加速度理论模型.文中搭建了长周期光纤光栅加速度计的实验测量系统.实验结果表明系统的加速度灵敏度约为2.82v/g,准确度约为8.96×10-4g,加速度测量误差约为0.82%.基于这种长周期光纤光栅的加速度计具有成本低、灵敏度较高等优点,因此在振动测量、惯性导航等方面将具有较好的潜在应用价值. 展开更多
关键词 光纤传感 加速度计 长周期光纤光栅 等强度梁
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一种基于光纤布喇格光栅振动传感器的光纤围栏入侵监测系统及其模式识别 被引量:21
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作者 谢鑫 吴慧娟 饶云江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期26-31,共6页
基于高灵敏度光纤布喇格光栅振动传感器,提出了一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法.该方法通过具有自适应动态阈值的时域统计特征提取算法对异常事件信号进行特征提取,将特征矢量输入到一个基于三层BP神经网络而设计的分类器中... 基于高灵敏度光纤布喇格光栅振动传感器,提出了一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法.该方法通过具有自适应动态阈值的时域统计特征提取算法对异常事件信号进行特征提取,将特征矢量输入到一个基于三层BP神经网络而设计的分类器中对目标事件进行识别和分类.通过仿真目标信号和实际采样数据进行测试,对系统的报警识别率进行了验证,结果表明:对于仿真信号,系统的平均正确识别率达到了100%;对于实际采样数据,系统的平均正确识别率可以达到96.83%. 展开更多
关键词 信号处理 光纤传感器 模式识别 入侵检测 光纤布喇格光栅 准分布式光纤围栏 事件分类
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光纤布喇格光栅应变传感器结构优化研究 被引量:15
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作者 袁子琳 龚元 +6 位作者 马耀远 杜磊 吴宇 饶云江 吴慧娟 王浚璞 万夫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1261-1266,共6页
提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域... 提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249pm/N、330pm/N和1.1pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据. 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅 光纤应变传感器 灵敏度 结构优化
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基于Ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统 被引量:20
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作者 李建中 饶云江 +1 位作者 冉曾令 谢孔利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1108-1113,共6页
提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以... 提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50m. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 相位敏感光时域反射计 偏振光时域反射计 小波变换 光缆监测
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基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统 被引量:20
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作者 饶云江 吴敏 +1 位作者 冉曾令 喻瑜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期998-1002,共5页
根据FBG传感器的应变、振动和冲击特征,报道了一种基于准分布式FBG传感器的入侵报警系统.首先根据小波降噪原理和小波多尺度边缘检测的方法分别进行降噪和报警信号分割,同时对分割信号分类和特征分析以进行报警判断和识别;其次分析了入... 根据FBG传感器的应变、振动和冲击特征,报道了一种基于准分布式FBG传感器的入侵报警系统.首先根据小波降噪原理和小波多尺度边缘检测的方法分别进行降噪和报警信号分割,同时对分割信号分类和特征分析以进行报警判断和识别;其次分析了入侵监测系统的五种报警模式;最后根据LabVIEW开发了入侵报警软件.经过实验证明入侵报警系统能够完成自动、实时报警和报警定位. 展开更多
关键词 光纤传感 FBG传感器 入侵报警 小波分析 LABVIEW
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POTDR分布式光纤传感及其在安防监测中的应用 被引量:20
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作者 李建中 饶云江 冉曾令 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2789-2794,共6页
提出了一种基于偏振光时域反射计分布式光纤传感技术的新型安防监测系统.该系统使用偏振分束器获取到具有正交偏振态的两路偏振光时域反射计信号,对比验证以确认是否出现了造成偏振态变化的扰动,提高了系统对扰动远程定位检测的准确度,... 提出了一种基于偏振光时域反射计分布式光纤传感技术的新型安防监测系统.该系统使用偏振分束器获取到具有正交偏振态的两路偏振光时域反射计信号,对比验证以确认是否出现了造成偏振态变化的扰动,提高了系统对扰动远程定位检测的准确度,大幅度减小了误判率和漏报率.同时在偏振光时域反射计系统的扰动探测中创造性的采用差值法和相对坐标相结合的方法,首次可以明显并且直观地检测和定位偏振光时域反射计系统中的扰动.最后采用Visual C++开发了一套实时的数据采集与处理软件.实验结果表明该系统具有较高的灵敏度,并在2km和14km处获取到具有较高信噪比的扰动信号. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 偏振光时域反射计 VISUAL C++ 安防监测
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全光纤微型珐-珀干涉式高温传感器 被引量:10
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作者 柯涛 朱涛 +2 位作者 饶云江 徐敏 段德稳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期106-109,共4页
通过在单模光纤SMF28e后有轴心偏移地熔接一段特种光子晶体光纤(MM-HNA-5)制作了一种全光纤微型珐-珀(F-P)干涉仪。分析了这种干涉仪的光学原理和形成机理,并利用MM-HNA-5光纤热光系数较大的特点,将这种干涉仪应用于温度测量。实验结果... 通过在单模光纤SMF28e后有轴心偏移地熔接一段特种光子晶体光纤(MM-HNA-5)制作了一种全光纤微型珐-珀(F-P)干涉仪。分析了这种干涉仪的光学原理和形成机理,并利用MM-HNA-5光纤热光系数较大的特点,将这种干涉仪应用于温度测量。实验结果表明:这种干涉传感器可测量的高温范围可达1200℃,远大于常规传感器的测量范围,且当干涉腔长为3.46mm时,其光程差的温度灵敏度约为103nm/℃,线性度为0.9957。可以预见:这种结构稳定、体积小、精度高、测温范围广的全光纤F-P干涉温度传感器在国防及民用工业中将具有极大的潜在应用价值。 展开更多
关键词 光纤传感 珐-珀干涉仪 温度 热光效应
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光纤微弱磁场传感器软件解调方法 被引量:4
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作者 周晓军 林水生 +2 位作者 刘文达 刘永智 薛志英 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期261-263,共3页
介绍了高灵敏度光纤微弱磁场传感器的软件解调信号方法,其结果使传感器测量精度达到1 nT, 单位带宽最小探测磁场达到2.86×10-10 T/Hz1/2,动态范围达到60 dB。该方法对弱磁探测技术及干涉型光纤传感器的研究十分有用。
关键词 磁致伸缩换能器 微弱磁场 光纤传感器 马赫-然得尔干涉仪
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微型膜结构全光纤珐珀干涉高温传感器 被引量:5
9
作者 朱涛 柯涛 +2 位作者 饶云江 段德稳 徐敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1054-1059,共6页
制作了一种微型膜结构的全光纤在线珐珀干涉式高温传感器。该传感器是在单模光纤端面依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段研磨的多模光纤膜片而构成的,因此,温度引起的珐珀腔光程差改变量由空芯光纤的热膨胀和温度引起腔内压强改变从而改... 制作了一种微型膜结构的全光纤在线珐珀干涉式高温传感器。该传感器是在单模光纤端面依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段研磨的多模光纤膜片而构成的,因此,温度引起的珐珀腔光程差改变量由空芯光纤的热膨胀和温度引起腔内压强改变从而改变膜片的扰度两部分组成,从而使相同温度变化下传感器的光程差变化量更大,分辨率更高。实验结果表明,在100~650℃,该传感器单位温度变化的光程差变化量约为1.029 nm,温度分辨率约为1.5℃,测量线性度约为0.996 7,且滞回小,重复性好。这种膜结构的全光纤珐珀干涉式高温传感器因其体积小,温度分辨率高,将在多点高温测量领域有好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤传感 高温传感器 珐珀干涉仪 膜结构
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微光纤环形谐振腔温度传感器 被引量:3
10
作者 饶云江 陈一槐 +1 位作者 吴宇 邓强 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期384-387,共4页
介绍了一种新型的基于光纤直径在1~2 m的微光纤Knot型环形谐振腔温度传感器,由于微光纤构成的环形谐振腔具有较高的品质因素,因此可用于高精度的光学传感和测量。该文基于微光纤的环形谐振腔温敏结构,利用微光纤环谐振腔自身折射率对... 介绍了一种新型的基于光纤直径在1~2 m的微光纤Knot型环形谐振腔温度传感器,由于微光纤构成的环形谐振腔具有较高的品质因素,因此可用于高精度的光学传感和测量。该文基于微光纤的环形谐振腔温敏结构,利用微光纤环谐振腔自身折射率对环境温度的改变,通过光谱分析仪测量其光谱变化,实验结果表明该传感器在20℃~30℃范围时,温度灵敏度为19 pm/℃。该微光纤单环谐振腔温度传感器具有制作简单、成本低、体积小,以及易于集成等优点。 展开更多
关键词 光纤谐振腔 微光纤 温度传感器 热光效应
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激光加工微型光纤折射率传感器的工艺与特性 被引量:6
11
作者 孙东 冉曾令 饶云江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1239-1242,共4页
提出一种由157nm激光制造的新型微型光纤法布里-珀罗折射率传感器的制作方法,传感头由靠近单模光纤端的具有光纤顶端微通道的法布里-珀罗空气腔组成,将单模光纤顶端的微通道作为检测介质的入口.分别在珐珀腔的反射界面镀以薄膜作为反射... 提出一种由157nm激光制造的新型微型光纤法布里-珀罗折射率传感器的制作方法,传感头由靠近单模光纤端的具有光纤顶端微通道的法布里-珀罗空气腔组成,将单模光纤顶端的微通道作为检测介质的入口.分别在珐珀腔的反射界面镀以薄膜作为反射镜面来确保高的光对比度.试验中获得了1130.887nm/refractive-index的分辨率.和其他的光纤传感器相比,这种传感器具有体积小,结构坚固,高分辨率,线性良好,测量范围宽等优点,能够满足实际应用的要求,特别是对需要小型传感器的场合. 展开更多
关键词 光纤 法布里-珀罗干涉仪 激光加工 折射率测量
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光纤布喇格光栅沉降传感器 被引量:2
12
作者 杜磊 龚元 +2 位作者 吴宇 饶云江 赵天 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1878-1880,共3页
根据光纤布喇格光栅的光学传感原理,提出了一种基于悬臂梁及金属弹性膜片的光纤布喇格光栅沉降传感器结构,对其传感特性进行了实验研究.实验通过产生水的液位差来模拟地基沉降,分析结果显示,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位差呈... 根据光纤布喇格光栅的光学传感原理,提出了一种基于悬臂梁及金属弹性膜片的光纤布喇格光栅沉降传感器结构,对其传感特性进行了实验研究.实验通过产生水的液位差来模拟地基沉降,分析结果显示,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位差呈现良好的线性关系,线性度高于0.999,灵敏度可达-2.11pm/mm.通过改变悬臂梁厚度和有效长度,可以对传感器测量范围和灵敏度进行调整,以满足各种应用场合.综合实验结果,该传感器在桥梁、铁路地基等沉降监测方面具有重要意义. 展开更多
关键词 液位传感器 光纤布喇格光栅 金属弹性膜片 悬臂梁
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长距离分布式光纤传感技术研究进展 被引量:63
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作者 饶云江 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期139-157,共19页
分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分,具有以下突出优势:无需在光纤上制作传感器,传感光纤集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围的传感与组网;可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布... 分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分,具有以下突出优势:无需在光纤上制作传感器,传感光纤集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围的传感与组网;可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布和变化信息,单根光纤上能获得多达数万点的传感信息.由于在长距离连续传感方面具有不可替代的优势,分布式光纤传感技术在周界安防、石油电力、大型结构等领域的安全监控方面具有非常广阔的应用前景.本文主要介绍电子科技大学光纤传感与器件研究团队在长距离分布式光纤静(布里渊光时域分析仪)、动(相位敏感型光时域反射仪)态参量传感技术取得的研究进展,包括基础与应用研究两个方面. 展开更多
关键词 光纤光学 光纤传感器 光纤激光器 随机激光
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高灵敏度、高分辨率分布式光纤应力传感器研究 被引量:5
14
作者 李尚俊 刘永智 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期373-376,共4页
描述了分布式光光纤应力传感系统的近期发展及其应用。介绍一种分布式光纤应力传感器系统,该系统基于保偏光纤受外力扰动时模式耦合系数与外力大小有关的原理,采用偏振耦合干涉定位确定受力大小与空间位置方法,分析了系统的定位原理... 描述了分布式光光纤应力传感系统的近期发展及其应用。介绍一种分布式光纤应力传感器系统,该系统基于保偏光纤受外力扰动时模式耦合系数与外力大小有关的原理,采用偏振耦合干涉定位确定受力大小与空间位置方法,分析了系统的定位原理与测力大小原理以及光源、偏振器件等对系统灵敏度与分辨率的影响。系统采用SLD作光源,质子交换LiNbO3波导作偏振器件,在1.3 μm波长条件下,获得的应为灵敏度优于5%,空间分辨率小于10cm。 展开更多
关键词 光纤传感器 分布式传感器 灵敏度 应力传感器
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基于157nm激光制作的微光纤F-P折射率传感器 被引量:2
15
作者 刘为俊 饶云江 +1 位作者 冉曾令 廖弦 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期99-102,共4页
分析了157nm激光制作的光纤法珀折射率传感器的传感特性.采用干涉条纹计数的方法对法珀腔的反射光谱进行解调,避免了光强波动的影响,同时具有较宽的折射率(RI)范围.在0~70℃范围内25μm的法珀腔腔长变化量为6.25nm,等效折射率变化为~2... 分析了157nm激光制作的光纤法珀折射率传感器的传感特性.采用干涉条纹计数的方法对法珀腔的反射光谱进行解调,避免了光强波动的影响,同时具有较宽的折射率(RI)范围.在0~70℃范围内25μm的法珀腔腔长变化量为6.25nm,等效折射率变化为~2.46×10-4.常温下对折射率范围为1.33~1.427的甘油(丙三醇)溶液进行了测量,实验结果曲线的相关系数为0.9951,测量准确度为~3.70×10-4. 展开更多
关键词 导波光学 折射率传感器 光纤法珀腔 准分子激光微加工
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基于光纤应力传感的山体滑坡监测系统研究 被引量:18
16
作者 代志勇 袁勇 刘永智 《光学与光电技术》 2004年第3期51-53,共3页
介绍了一种基于光纤应力传感的山体滑坡预警监测系统。阐述了分布式光纤应力传感原理与滑坡体内应力监测方法,设计了应力测量范围 0-15Mpa,空间分辨率 2m,测量距离 1km 的山体滑坡监测系统,并实验验证了监测方法的可行性。
关键词 山体滑坡 光纤应力传感器 监测系统
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分布式光纤温度传感器 被引量:1
17
作者 龚俊杰 周建华 +2 位作者 周晓军 邱琪 白晓明 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期328-330,共3页
论述了喇曼散射与布里渊散射光纤温度传感器的频域分析方法,该方法克服了传统时域法在信号检测中需要高速采样电路的缺点,为提高传感器空间分辨率开辟了新的途径,讨论了一种基于模耦合原理的高空间分辨率分布式温度传感器,并对喇曼散射... 论述了喇曼散射与布里渊散射光纤温度传感器的频域分析方法,该方法克服了传统时域法在信号检测中需要高速采样电路的缺点,为提高传感器空间分辨率开辟了新的途径,讨论了一种基于模耦合原理的高空间分辨率分布式温度传感器,并对喇曼散射、布里渊散射和模耦合效应三种传感器的特点进行了比较。 展开更多
关键词 分布式温度传感 喇曼散射 布里渊散射 模耦合
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基于腐蚀硼锗共掺光纤的自闭合光纤法-珀传感器 被引量:1
18
作者 饶云江 郭宇 龚元 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期227-231,共5页
提出了采用化学腐蚀硼锗共掺光纤通过电弧放电封闭成型制作非本征型光纤法-珀传感器的方法。发现硼锗共掺光纤在40%氢氟酸溶液中的腐蚀速率是一般单模光纤的30倍以上。在1.357~1.400的折射率范围内,条纹对比度随折射率改变的灵敏度约为... 提出了采用化学腐蚀硼锗共掺光纤通过电弧放电封闭成型制作非本征型光纤法-珀传感器的方法。发现硼锗共掺光纤在40%氢氟酸溶液中的腐蚀速率是一般单模光纤的30倍以上。在1.357~1.400的折射率范围内,条纹对比度随折射率改变的灵敏度约为30 dB/RIU,分辨率约为3.33×10 5,线性度为0.99以上。化学腐蚀硼锗共掺光纤制作光纤法-珀传感器的方法,适于批量生产,成本低,并有望用于制作腔长较长的光纤法-珀传感器,以实现多个传感器的空间频分复用。 展开更多
关键词 硼锗共掺光纤 光纤法-珀传感器 光纤传感器 折射率测量
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基于掺铒光纤的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器 被引量:2
19
作者 徐兵 饶云江 +1 位作者 冉曾令 张健 《光学与光电技术》 2009年第6期11-13,共3页
提出了一种化学腐蚀掺铒光纤制作微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方法。通过对掺铒光纤进行化学腐蚀,形成凹槽,再与单模光纤直接熔接制作而成。实验制作的微型法布里-珀罗干涉传感器干涉条纹光滑,对比度达到15 dB。对该微型光纤法布里... 提出了一种化学腐蚀掺铒光纤制作微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方法。通过对掺铒光纤进行化学腐蚀,形成凹槽,再与单模光纤直接熔接制作而成。实验制作的微型法布里-珀罗干涉传感器干涉条纹光滑,对比度达到15 dB。对该微型光纤法布里-珀罗干涉腔进行了应变和温度传感实验。实验结果表明,在0~600με内,波谷移动随应变改变的灵敏度达到1.7 pm/με,线性度为0.9998,从73~23℃,波谷移动随温度改变的灵敏度3.9 pm/℃,线性度为0.998 2。该方法制作的微型光纤法布里-珀罗传感器具有操作简单,一次成型,制作成本低的优点。 展开更多
关键词 光纤传感器 光纤法布里-珀罗干涉仪 化学腐蚀 掺铒光纤
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光子灯笼模分复用系统MIMO-free高速传输实验 被引量:2
20
作者 唐胜龙 武保剑 +2 位作者 严伟 文峰 赵天烽 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期79-87,共9页
为考察无需多输入多输出模分复用系统的高速信号传输能力,采用模式选择光子灯笼型模式复用/解复用器构建了2×100 Gb/s双偏振正交相移键控模分复用通信实验系统,系统中用到的少模偏振控制器状态可由LP_(01)和LP_(11b)两个模式信道... 为考察无需多输入多输出模分复用系统的高速信号传输能力,采用模式选择光子灯笼型模式复用/解复用器构建了2×100 Gb/s双偏振正交相移键控模分复用通信实验系统,系统中用到的少模偏振控制器状态可由LP_(01)和LP_(11b)两个模式信道的信串比参数准确表征。测试了系统误码率与信串比关系,实现两个信道纠后无误码传输的条件为信串比约大于8 dB。当两个信道的信串比分别为14.25 dB和13.81 dB时,与背对背收发系统相比,纠后无误码阈值(10^(-2))的接收光功率代价分别为1.40 dB和4.76 dB。分析了光纤衰减、偏振模色散和模式串扰对高速传输系统的影响,估算了串扰受限系统可支持的少模光纤传输距离约为30 km。 展开更多
关键词 光纤通信 模分复用 信串比 光子灯笼 双偏振正交相移键控
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