1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
3 北京空间机电研究所， 北京 100089
4 广州南沙光子感知技术研究院，广东 广州 511462
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器，提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度，与一体化设计对比，分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活，缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真，优化传感器结构参数，最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm，质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明：该传感器的工作频段为0~1 200 Hz，在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz，三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g，横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求，在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。
光纤布拉格光栅 三轴振动传感器 微型化 高灵敏度 fiber Bragg grating triaxial vibration sensor microminiaturization high sensitivity 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230518
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220505
1 北京信息科技大学 光电测试技术与仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
研究了一种基于深度学习的光纤光栅混叠FBG光谱解调方法。利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)模型处理混叠光谱非线性序列模型问题，通过一维卷积神经网络预测识别混叠光谱中心波长，并搭建了并联结构的混叠光谱数据自动采集实验系统，验证了混叠光谱的中心波长高精度解调。实验分析了训练样本、迭代次数对训练时间、测试时间、解调精度的影响，并对训练完成后的模型进行了解调时间测试。分别与其他解调算法进行了解调精度和测试时间对比，同时对同一组光谱数据使用解调模型算法及最高点寻峰算法进行中心波长值的对比并进行误差分析。实验结果表明：解调模型均方根误差结果为0.082 58 pm，使用Intel(R) Core(TM) i7-8550U CPU （Central Processing Unit）的解调计算时间为0.338 s。研究结果表明：采用卷积神经网络模型对于混叠光谱中心波长解调结果的准确性具有合理性，与其他算法相比，文中的解调算法在解调精度和时间上具有优势，模型大小在400 kB以下，所需算力较小，可部署在小型嵌入式设备中，在大规模机载传感网络，结构健康监测中有良好的应用前景。
光纤光栅 混叠光谱 光谱数据采集系统 卷积神经网络 fiber grating overlapped spectrum spectrum data acquisition system convolutional neural networks 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210419
1 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
3 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室，北京 100192
为提高光纤布拉格光栅(FBG)中心波长的刻写精度，提出了一种基于预写入标尺的FBG波长控制方法，并建立了预写入标尺波长与目标波长之间的关系。预写入标尺指的是在正式刻写指定波长(λB)的FBG前预先刻写的弱FBG。首先，使用单个低能脉冲照射受一定预紧力作用的光纤，使之形成一个微弱但可测得反射峰的弱FBG，其反射中心波长为λBr0；接着撤去预紧力，测得松弛后的弱FBG的反射中心波长为λBr1；然后根据FBG中心波长漂移与受力大小的变化关系计算得到λBr2，改变预紧力使FBG的反射波长变为λBr2；最后用高能量脉冲完成FBG的刻写，此时，松弛后的FBG的反射中心波长应为指定波长λB。用预写入标尺法刻写了6种不同波长的FBG，FBG中心波长的刻写值与理论值的一致性较好，FBG刻写波长的误差均值为0.007 nm，误差标准差为0.029 nm。此方法实施简单，稳定可靠，能有效提高FBG中心波长的刻写精度。
光栅 准分子激光 预写入标尺 波长控制
李凯 1,2,3辛璟焘 1,2,3骆飞 1,2,3娄小平 1,2,3祝连庆 1,2,3,*
1 北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京 100016
2 现代测控技术教育部重点实验室, 北京 100192
3 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
为实现光纤光栅中心波长的解调,写制了栅区长度小于1 mm、反射率大于60%、3 dB带宽大于1.5 nm、反射谱边缘有效线性区大于1.5 nm的超短光纤布拉格光栅(US-FBG)。以US-FBG为传感单元,提出了一种基于双波长激光的中心波长解调方法。当中心波长位于光谱线性区的稳频激光入射到US-FBG,随着光栅光谱的漂移,反射光功率随之变化并具有良好的线性关系,其实验结构的线性度为0.998。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到3 nm。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性。该方法具有结构简单、功耗小、测量空间分辨率高等优势。
光纤光学 光纤布拉格光栅 光谱线性区 双波长激光 解调 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030602
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京 100016
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
为了实现光纤布喇格光栅的快速退火, 采用高温电弧等离子体热处理光纤光栅的方法, 设计了相关实验进行验证。由实验可知, 透射谱深度23dB、中心波长1552.09nm、3dB带宽0.2784nm的光纤光栅, 经电弧等离子体放电扫描后, 光纤光栅的透射谱深度减小, 3dB带宽变窄, 中心波长蓝移; 随着重复扫描次数的增加, 各参量变化趋势减缓, 最终透射谱深度减小13dB、中心波长蓝移0.84nm、3dB带宽变窄0.1013nm; 将电弧等离子体处理后的光纤光栅放入高温炉24h退火后, 透射谱深度、中心波长、3dB带宽均不再发生变化。结果表明, 将电弧等离子体用于光纤布喇格光栅的退火处理是可行的, 并且具有周期短、涂覆层无损伤的优点。
光栅 退火 电弧等离子体 光谱特性 gratings annealing arc plasma spectral characteristics
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100016
2 北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室, 北京 100192
矢量光束独特的空间偏振结构使之应用于空间偏振编码成为可能。提出了一种用一阶矢量光束的偏振分布进行极角空间编码的方法。通过矢量光束生成、光束偏振分布再调制实现了空间编码光束的生成, 并采用斯托克斯参数法对空间编码光束进行检测。实验结果证实了一阶矢量光束应用于极角空间偏振编码的可行性, 为基于空间偏振编码的激光驾束制导提供了新方法。
矢量光束 空间偏振编码 激光驾束制导 vector beam spatial polarization encoding laser beam riding guidance
1 Beijing Engineering Research Center of Optoelectronic Information and Instruments, Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192, China
2 Beijing Key Laboratory for Optoelectronic Measurement Technology, Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192, China
The propagation property of Laguerre-Gaussian (LG) beams passing through a diffractive ring-lens (RL) was studied, where the RL was generated by a liquid crystal spatial light modulator (LC-SLM). It was found that the LG beam was transformed into a sharp ring at the focal plane first, and then a Bessel-similar beam was formed behind the focal plane but the beam size was enlarged with the increase of propagation distance. With the help of a group of lenses, the beam was further collimated into a Bessel beam. Finally, the “non-diffractive” and selfreconstruction properties of the generated Bessel beams were experimentally verified.
ring-lens (RL) ring-lens (RL) Bessel beam Bessel beam spatial light modulator (SLM) spatial light modulator (SLM) Frontiers of Optoelectronics
2017, 10(1): 9
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京 100016
2 北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
萨格纳克干涉仪中传播的两束光具有相同的光程, 因而适合用于高稳定的合束系统, 螺旋相位片作为无源、分离器件具有螺旋光束转化效率高、工作环境适用条件低等优点。研究将萨格纳克干涉仪和螺旋相位片结合起来生成矢量光束的方法具有重要的研究意义。通过分析光束的轨道角动量态和偏振态在萨格纳克干涉仪中的演化规律, 优化设计出了等腰直角三角形的合束光路结构。合束装置可以不使用1/2波片进行光束偏振态调制, 因此光路结构更紧凑和稳定。通过旋转检偏器方法测量了生成矢量光束的阶数。实验结果证实了合束方法的高稳定性和高效率。
矢量光束 萨格纳克干涉仪 螺旋相位片 vector beam Sagnac interferometer spiral phase plates 红外与激光工程
2017, 46(2): 0217001
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Engineering Research Center of Optoelectronic Information and Instruments, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China
2 Beijing Key Laboratory of Optoelectronic Measurement Technology, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China
A spatially variable retardation device, an SQWP, is designed to generate polarization vortex beams. The transformation of Laguerre–Gaussian beams by the SQWP is further studied, and it is found that the SQWPs can also be used to generate helical beams and measure the topological charges of helical beams.
050.4865 Optical vortices 050.1380 Binary optics 140.3298 Laser beam combining Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 070501
