基于悬挂式FBG的螺栓连接微小扭矩检测

将光纤布拉格光栅通过尾纤悬挂在带螺栓连接的结构件表面,使用结构动态检测法测试螺栓连接结构的扭矩。测试中,在待测结构件上产生周期性的振动,在振动的作用下尾纤中产生周期性应变,它作为波源在刻有布拉格光纤光栅的光纤中形成应力波,布拉格光纤光栅感知应力波形成测试信号。在识别过程中,首先使用经验模态分解方法对测试信号进行分解以去除不平稳分量及噪声,然后提取信号的有量纲和无量纲特征值,最后将这些特征值输入基于支持向量机的识别系统。结果表明,该方法识别正确率达97.2%,扭矩识别能力在N·cm量级。本研究开拓了一种新的螺栓连接状态的检测方法,尤其适用于小质量结构中微小扭矩的检测。

基于受激布里渊散射的波长间隔可变多波长光纤激光器

提出了一个基于自激发受激布里渊散射的波长间隔可变多波长光纤激光器.利用单模光纤中自激发产生的非线性布里渊增益和掺铒光纤的线性增益组成混合增益光纤激光器,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出.改变双折射光纤环镜滤波器中保偏光纤的长度,可以实现波长间隔可变多波长激光产生,提高了多波长光纤激光器操作的灵活性和实用性.实验实现了波长间隔从0.8nm至0.076nm可变的多波长激光产生,波长数随波长间隔减小而增加,间隔为0.08nm的激光波长数达86.

光子晶体定向耦合三波长功分器

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行以一行耦合介质柱为间距的平行单模线缺陷波导.通过分析和研究光子晶体波导耦合结构的耦合和解耦合特性,发现在不同频率下耦合波导的耦合长度不同.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合波导的耦合长度,设计了一种新型超微光子晶体波导耦合型三波长功分器,实现了归一化频率分别为0.369、0.394、0.435的光波的分束效果.采用时域有限差分法验证了该功分器具有很好的功率分配效果.本文结果有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器、偏振光分束器以及光开关等光子器件的研究.

基于色散位移光纤中交叉相位调制的波长转换

为了研究全光波长转换的实现方法,采用色散位移光纤中脉冲光和连续波间的交叉相位调制效应,使得连续波产生频移和展宽,然后利用光纤光栅滤波,得到了重复频率为57.97MHz、脉冲宽度为2ns的转换脉冲,这与抽运脉冲重复频率、脉冲宽度基本相同,而且连续波可调范围是1537nm^1560nm。结果表明,基于色散位移光纤中交叉相位调制效应的波长转换具有较宽的波长转换范围和较快的转换速度,是一种简单、高效和通用的波长转换技术。

基于Shearlet的双正则化图像压缩采样恢复

针对图像压缩采样中正交小波变换方向有限和单一正则化的问题,提出了一种基于Shearlet的双正则化图像压缩采样恢复算法。该算法用Shearlet作为图像的稀疏表示,用交替最小化对联合正则化模型进行求解。实验结果表明,该算法恢复的图像与单一的全变分正则化方法和小波变换相比有更好的视觉效果,更高的峰值信噪比。

脉冲激光沉积系统(PLD)的应用——制备GaN薄膜

采用脉冲激光沉积技术,在Al2O3衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究不同沉积温度、不同沉积压强对所生长的GaN薄膜晶体结构特征的影响。研究表明,在750℃的沉积温度时,GaN薄膜的结晶质量较高;在20 Pa以下的沉积气压下,GaN薄膜的晶体质量随着沉积气压的升高而提高。

基于光纤布拉格光栅的压力蒸汽灭菌器气体质量监测

基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的灭菌全过程物理参数实时动态监测系统,提出基于聚酰亚胺涂覆的FBG(Polyimide-Coated FBG,PI-FBG)对灭菌器气体的质量进行监测,研究其可行性和监测方法。评估PI-FBG的温度稳定性及温度灵敏度,通过考查合格灭菌器排气期和干燥期传感器的响应,得出动态温度及压力条件下传感器对水分子密度的响应,提出由PI-FBG和毛细不锈钢铠装FBG温度传感器配合判断灭菌期水蒸汽是否合格的方法。在灭菌器工作温度范围内,传感器具有良好的温度稳定性,温度灵敏度为0.0143 nm/℃;动态温度及压力条件下传感器对水分子密度的响应可用分段线性关系表述,线性段灵敏度分别为8.9942×10^(-4),1.7837×10^(-5),2.2272×10^(-4)和1.6236×10^(-4)nm/(g·m^(-3))。在预真空期和灭菌期进行测试可有效地判断灭菌期水蒸汽的干燥及纯净特性。本研究及前期工作为压力蒸汽灭菌器物理参数的全面监测提供了全新的光纤传感方法,具有安全、便捷、成本低和免电磁干扰等优势。

基于四粒子Ω纠缠态实现双向隐形传态

提出了一种利用四粒子Ω纠缠态作为量子信道,实现单量子比特、双量子比特以及受限三量子比特的双向隐形传态方案。当纠缠的粒子个数大于3时,会呈现出与一般两粒子纠缠时不同的特殊性质。这种由多个粒子纠缠在一起的纠缠态,被称为团簇态。选用四粒子Ω纠缠态作为量子信道。距离很远的通信双方事先共享制备好的两对四粒子Ω纠缠态。通信开始时,通信双方把各自待传的粒子放到量子信道上,形成系统的初态。通信开始后,只要通信双方选择合适的正交完备基分别对自己拥有的部分粒子做量子投影测量,把测量结果通过经典信道传送给对方,双方根据对方的测量结果,选择相应的幺正变换可以得到对方待传的未知的量子态。

基于四粒子GHZ纠缠态实现双向隐形传态

提出了一种用四粒子GHZ纠缠态作为量子信道,实现量子双向隐形传态的方案。通信双方Alice和Bob事先共享两对四粒子GHZ纠缠态。通信开始后,Alice和Bob分别对自己拥有的粒子作量子投影测量,并将测量结果通过经典信道告诉对方。Alice和Bob根据对方提供的测量结果,做相应的幺正变换,即在己方的粒子上再现对方要传的量子信息,从而实现整个双向传态的目的。只要通信双方事先选取合适的GHZ纠缠态作为量子信道以及分发不同对应的纠缠粒子,即可分别实现单量子比特任意态、双量子比特Bell纠缠态和三量子比特GHZ纠缠态的双向隐形传态。

用脉冲激光沉积技术制备与分析嵌入非晶SiO_2中的锗纳米粒子

介绍了Ge纳米粒子的特性,及利用脉冲激光沉积系统(PLD)制备Ge纳米粒子嵌入非晶SiO2薄膜中的方法、理论依据和工艺条件及结果。X射线衍射及晶体分析软件确定了锗纳米粒子在600°C中退火时的晶格常数变小而衍射强度增加,其晶格常数减小可能是由于锗的周围氧化生成氧化锗壳层包围并挤压Ge纳米粒子所致。

基于光纤布拉格光栅的电镀镍应力实时在线监测

利用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的特性,监测电镀应力。采用单一变量法,在不同温度和主盐浓度的条件下分别进行了对照实验。测试结果表明,FBG中心波长在电镀应力的累积过程中响应灵敏,不仅可以很好地监测电镀应力的大小,也能表征电镀应力的变化;能够为改善电镀工艺条件提供有效的依据,具有简便性、实时性、精确性的特点。

长周期光纤光栅

长周期光纤光栅作为一种重要的光无源器件,与所有光纤传感器一样具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、体积小、与光纤系统兼容等优点,在光纤传感与光纤通信领域都有广泛的应用。本文对长周期光纤光栅的模式耦合原理、理论分析方法、光栅制备技术及其在光纤传感与光纤通信领域的主要应用进行了总结分析,其中制备技术主要总结了激光制备技术(包括紫外激光、二氧化碳激光、飞秒激光制备技术)与非激光制备技术(包括电弧放电、机械微弯、包层腐蚀、熔融拉锥、离子注入、超声调制技术),分别介绍了长周期光纤光栅在温度、应变、弯曲、扭转和环境折射率、生化传感等方面的应用,对于光纤通信领域的应用则侧重于全光纤滤波器、模式转换器、起偏器、模式耦合器等方面。本文是按照教程论文的形式撰写的,旨在为相关领域的学生、科研工作者提供一个系统的介绍。

基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器

多波长光纤激光器是未来波分复用光通信系统的理想光源,提出和展示了一个基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器,非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗能有效地抑制均匀加宽增益介质掺铒光纤中的模式竞争,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出,实验实现了最多18个波长的多波长输出。另外,此激光器没有使用传统的滤波器,而是在激光腔内插入一段保偏光纤,保偏光纤与偏振相关隔离器构成一等效Lyot双折射光纤周期性滤波器。利用这种在线型的双折射光纤滤波器简化了光纤激光器的结构,使它更易于集成。还实验研究了多波长输出随抽运功率的演化,发现抽运功率对多波长的均匀性影响很大。

被动锁模光纤激光器的研究进展

被动锁模光纤激光器以其结构简单和紧凑而倍受关注,是未来时分复用(OTDM)光通信系统、光传感和光探测等的理想光源。介绍了当前被动锁模光纤激光器的研究进展,分析了其工作原理、锁模方法、特点及关键技术,最后对其应用前景作了展望。

介质球掺杂导致的无序效应对光子晶体光学性能的影响

采用自组装法制备了聚苯乙烯(PS)微球三维光子晶体结构,通过在PS微球悬浮液中掺入不同浓度的二氧化硅大球,实现了光子晶体结构从有序向无序过程的转变。通过对这些样品的透射、反射进行测量和分析,发现无序效应对光子晶体的光子响应特性具有极大的影响,随着无序程度的增加,高频波段的透射率急剧下降,低频波段的法布里-珀罗振荡消失,光子带隙蓝移且逐渐消失;而在掺杂浓度为0.02%(质量分数)时,光子晶体带隙中心的最低透射率从10%下降到1%,且反射单峰随着探测角度的增大而分裂为双峰。这有助于基于介质球三维光子晶体沿Γ-L方向透射消光,促进其在新型光学器件领域的应用发展。

全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器,在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲。耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果。实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1 nJ。此外,对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致,证实了全正色掺镱光纤激光器在无外加滤波器的情况下也可以产生稳定锁模耗散孤子脉冲。

全正色散被动锁模光纤激光器中滤波器效应的研究

全正色散被动锁模光纤激光器以其能产生高能量、高线性啁啾耗散孤子脉冲而备受关注。全正色散耗散孤子产生的机理是激光腔内多种效应,包括增益、损耗、增益饱和、非线性和滤波等综合作用的结果。研究了全正色散耗散孤子光纤激光器中有无滤波器和滤波器带宽对激光输出性能的影响。通过数值模拟发现,加入带通滤波器后输出耗散孤子脉冲的时域脉宽较无滤波器时变窄,对应的光谱半峰全宽变宽,脉冲稳定锁模所需的时间减小。脉冲的峰值功率会随着滤波器带宽减小而增加,脉冲能量则在一定带宽变化范围内保持不变,但是过窄带宽的滤波器会带来额外的损耗,从而使得脉冲能量快速下降。这些结论为设计搭建高能超快全正色散耗散孤子光纤激光器提供理论参考。