Author Affiliations
Abstract
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, HangZhou, 310027, China
We propose and demonstrate an ultrasensitive integrated photonic current sensor that incorporates a silicon-based single-mode-multimode-single-mode waveguide (SMSW) structure. This kind of SMSW structure is placed over a direct current carrying power resistor, which produces Joule’s heat to change the temperature of the SMSW and further results in the change of the effective refractive index between different propagating modes. Interference occurs when the modes recombine at the second single mode waveguide. Finally, the current variation is measured by monitoring the shift in the output spectrum of the multimode interferometer. In low current, the wavelength shift has almost linear dependence: Δλ∝Ic. This effect can be used as a current sensor with a slope efficiency of 4.24 nm/A in the range of 0–200 mA.
130.3120 Integrated optics devices 130.6010 Sensors 230.7380 Waveguides, channeled Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031301
1 浙江大学 信息与电子工程学系, 杭州 310027
2 浙江大学 唐仲英传感材料及应用中心, 杭州 310027
为了研究光纤消偏器的性能, 使用琼斯传输矩阵化简方法, 对2段、3段和4段Lyot光纤消偏器进行了理论分析和实验验证, 归纳出多段Lyot光纤消偏器光纤段数N与偏振度的数学关系式, 得出随着光纤消偏器段数增加其出射光偏振度有大幅降低的结论。结果表明, 4段Lyot消偏器出射光偏振度为普通两段Lyot消偏器出射光偏振度的1/4,方差从0.0951下降为0.0245。该结果证明了理论的正确性, 为实际制作多段Lyot消偏器提供了理论指导。
光纤光学 Lyot光纤消偏器 琼斯矩阵 多段保偏光纤 偏振度 fiber optics Lyot fiber depolarizer Jones matrix multi-section polarization maintaining optical fib degree of polarization
1 深圳大学 电子科学与技术学院 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学 信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
偏振波动是谐振式光纤陀螺(R-FOG)的主要噪声之一, 它对信号检测精度具有重要影响。通过矩阵法得到了透过式R-FOG中由偏振波动引起的系统零漂与偏振噪声相关参数、环形谐振腔结构参数间的关系表达式。在一定的透过式R-FOG系统结构参数下, 对上述解析表达式进行了数值拟合, 通过估算可满足高精度透过式R-FOG系统对偏振相关参数的要求, 为偏振波动噪声的理论分析和R-FOG系统的实际搭建提供了理论基础。
集成光学 透过式谐振光纤陀螺 偏振波动 偏振本征态 零漂 guided wave optics transmission resonant fiber-optic gyro polarization-fluctuation eigenstate of polarization zero drift
1 深圳大学电子科学与技术学院, 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
谐振式光纤陀螺(R-FOG)中, 偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法, 分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异, 与所引起的系统零偏的关系, 得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形谐振腔参数间的解析表达式。利用该解析表达式, 求解系统零偏为极值时, 耦合器不同偏振本征态的最佳耦合系数；该最佳耦合系数仅与光纤环形谐振腔的损耗参数有关。通过Matlab软件进行数值拟合, 得到不同偏振本征态耦合系数与系统零偏之间的关系曲线。从理论上建立耦合器耦合系数偏振相关引起的噪声模型。利用该理论模型, 对已报道的R-FOG开环实验系统中偏振波动引起的系统零偏进行了估算。
传感器 谐振式光纤陀螺 偏振本征态 偏振波动 零偏
浙江大学信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
解调算法在Sagnac干涉仪系统中占有重要地位。目前已经提出的一些数字开环解调算法在运算过程中时常会出现某些特殊相位点互相混淆的问题, 这会导致系统输出错误的解调结果。在对特殊相位点的产生原理进行理论分析的基础上, 设计了一种以集成电路芯片为核心的虚拟光纤Sagnac干涉仪系统。该系统可以便捷地解决使用光纤Sagnac干涉仪难以对特殊相位点进行检测的问题, 同时, 可以方便地判别解调系统在这些特殊相位点是否会发生错误解调。最后, 利用该虚拟Sagnac干涉仪对一种数模混合解调系统进行了特殊相位点测试。并通过实验测得该虚拟光纤Sagnac干涉仪的标度因数为49.9°/V; 标度因数的非线性度为0.167%, 标度因数的不对称度为0.088062%, 零漂小9.5265°/h。
微弱信号检测 虚拟光纤Sagnac干涉仪 数模混合解调 特殊相位点
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
对光纤陀螺中光相位差的检测是得到所需角速度的基础。简要分析了陀螺输出信号的特点:噪声大、非线性、周期性,以及这些特点对检测有效信号的影响。提出了一种单通道光相位差跟踪的方法。这种方法采用正弦调制,通过对信号(包括输出信号和跟踪信号)的三角和乘法运算,并在必要的环节进行滤波得到光相位差。它能够解决光纤陀螺动态范围和刻度因子线性度问题,并具有简明、成本低、易实现的特点。最后进行了相位跟踪的计算机模拟和电路的实现,并给出了实验结果。
光纤陀螺 萨尼亚克效应 信号检测
浙江大学光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
讨论了一种用扭曲向列相液晶器件和偏振分光棱镜实现光学榕树互连网络的结构,这种结构具有直线式传输、无错位、无缩放、并能够实现模块化和集成化的优点。
光学互连 榕树网 液晶
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
提出并研制了混合结构的闭环光纤陀螺系统。详细分析了该系统的结构特点、信号检测方法以及反馈信号对系统的影响。该系统具有低损耗、长期低漂移特性。实现了300deg./s的动态范围及小于300×10-6的线性误差。
闭环 光纤陀螺 调制器
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
研究一种高精度单模光纤偏振态模式耦合干涉测量方法,运用短相干长度光源,克服了传统的强度型测量光纤及光纤无源器件方法的缺点。该系统不仅可使测量精度达到-80 dB,且可以精确地测量耦合点位置,位置分辨率小于10 mm。并给出对Lyot型光纤去偏器的测量结果
白光干涉 光纤模式分布 相干测量
浙江大学光电与科学仪器工程学系, 杭州 310027
研究了用于干涉型单模光纤陀螺系统的正交锁相检测方法，采用双参考信号，使输出的信号与噪声分离，不仅提高了光学系统信号的信噪比，同时可以引入移相反馈控制，大大减小了系统的漂移，系统的零点漂移已达到0.2 deg/h。
单模光纤陀螺 正交锁相检测
