作者单位
摘要
国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073
提出一种瑞利散射信号诱导串扰抑制技术。理论分析表明,采用相位调制器对高相干连续光施加余弦相位调制,可通过设置相位调制频率抑制瑞利散射信号和由其诱导产生的通道串扰,余弦相位调制的幅度越大,串扰抑制效果越好。以基于弱反射率光纤光栅的准分布式声波传感系统为例,开展了瑞利散射诱导通道串扰抑制技术实验研究,实验中串扰抑制了23.85 dB,实验结果验证了所提方法的有效性。
光纤光学 光纤传感 分布式光纤传感 分布式声波传感 光纤布拉格光栅 
光学学报
2024, 44(1): 0106029
Author Affiliations
Abstract
1 Center of Material Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Photonics Laboratory, Munich University of Applied Sciences, Munich 80335, Germany
3 Institute for Measurement and Sensor Technology, Technical University of Munich, Munich 80333, Germany
4 College of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
In the aerospace field, for aerospace engines and other high-end manufacturing equipment working in extreme environments, like ultrahigh temperatures, high pressure, and high-speed airflow, in situ temperature measurement is of great importance for improving the structure design and achieving the health monitoring and the fault diagnosis of critical parts. Optical fiber sensors have the advantages of small size, easy design, corrosion resistance, anti-electromagnetic interference, and the ability to achieve distributed or quasi-distributed sensing and have broad application prospects for temperature sensing in extreme environments. In this review, first, we introduce the current research status of fiber Bragg grating-type and Fabry–Perot interferometer-type high-temperature sensors. Then we review the optical fiber high-temperature sensor encapsulation techniques, including tubular encapsulation, substrate encapsulation, and metal-embedded encapsulation, and discuss the extreme environmental adaptability of different encapsulation structures. Finally, the critical technological issues that need to be solved for the application of optical fiber sensors in extreme environments are discussed.
optical fiber sensors high-temperature sensing encapsulation technique extreme environments 
Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090007
作者单位
摘要
国防科技大学 气象海洋学院,湖南 长沙 410073
基于光纤受激布里渊散射的布里渊光纤激光器以其Hz量级甚至亚Hz量级的超窄线宽特性,自问世以来便吸引了广泛的研究关注。超窄线宽布里渊光纤激光器主要经历三个发展阶段,从最初的基于单模光纤谐振腔的布里渊光纤激光器,到向腔内引入掺铒光纤放大器的布里渊掺铒光纤激光器,再到利用一段普通掺铒光纤同时提供布里渊增益与线性增益的紧凑型布里渊掺铒光纤激光器,激光器的性能不断得到发展,相关理论研究也不断得到丰富。近10年,紧凑型布里渊掺铒光纤激光器的研究取得了一系列的进展,在高精度光纤传感等诸多领域有着十分重要的应用前景。按照三个发展阶段依次梳理和总结了布里渊光纤激光器的研究进展,重点阐述了紧凑型布里渊掺铒光纤激光器的机理、特性和应用,并对其未来发展方向进行展望。
光纤激光 超窄线宽 单频 掺铒光纤 受激布里渊散射 fiber laser ultra-narrow linewidth single frequency erbium-doped fiber stimulated Brillouin scattering 
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230131
作者单位
摘要
国防科技大学 气象海洋学院深海科学与技术实验室, 长沙 410073
随着远程光纤水听器系统传输距离的不断扩展, 各类光学非线性效应的影响日益凸显, 并已成为制约远程光纤水听器系统性能的瓶颈。回顾了远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展, 对系统中存在的光学非线性效应进行分析, 并重点介绍了系统中受激布里渊散射与调制不稳定性的产生机理及其对系统相位噪声的影响, 并介绍相应的抑制方法。
光纤水听器 受激布里渊散射 调制不稳定性 optical fiber hydrophone stimulated Brillouin scattering modulation instability 
半导体光电
2022, 43(4): 738
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心, 广西 桂林 541004
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
3 武汉理工光科有限股份公司, 湖北 武汉 430000
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
5 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
6 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
7 电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室光纤光学研究中心, 四川 成都 611731
8 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
9 香港理工大学电机工程系, 香港 999077
10 山东省光纤传感技术重点实验室, 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
11 北京知觉科技有限公司, 北京 100085
12 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004

四十多年来,我国光纤传感技术在经济发展和市场需求的牵引下快速成长。针对我国光纤传感若干典型的细分技术领域,概括性地给出了各个细分技术的发展历程、技术现状及面临的主要问题,使读者能更好地理解我国光纤传感技术发展的样貌,把握我国光纤传感技术市场需求呈指数型增长的发展趋势。

传感器 光纤传感技术 细分技术领域 指数发展规律 发展趋势 
光学学报
2022, 42(1): 0100001
周灵钧 1,2于洋 1,2,3,*孟洲 3
作者单位
摘要
1 国防科技大学文理学院,湖南 长沙 410073
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室,上海 200050
3 国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073

针对海洋水文环境参量实际测量需求,重点介绍了现有各型光纤温盐深仪(CTD)传感器的传感机理、研究进展、性能指标、存在的技术瓶颈等问题,并简要介绍海洋环境参量传感阵列研究进展与工程应用情况。综合国内外研究进展来看,光纤光栅型CTD传感器稳定性和环境适应性较强,已初步满足海洋环境工程监测需求,并且在海洋环境参量传感阵列化研究方面具有重要应用价值;而光纤表面等离子共振(SPR)型CTD和拉锥光纤型CTD灵敏度较高,在海洋环境多参量一体化监测方面具有较大的应用潜力。最后,在简要概述以“海洋物联网”为代表的新一代海洋监测网络发展需求的基础上,对海洋环境参量全光纤传感器发展趋势与技术需求进行展望,以期为从事相关研究的学者提供参考资料与研究思路。

光纤光学 光纤传感器 海洋环境监测 温盐深传感 多参量监测 
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306019
作者单位
摘要
国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073

光纤水听器(FOH)作为一种新型水声传感器,可应用于水下目标探测、石油天然气勘探、地震检测等**和民用领域。随着海洋背景噪声的增大和水下目标降噪水平的提高,人们对FOH的性能要求也越来越高。因此,从FOH的主要发展方向、关键技术、新型FOH三个层面介绍了FOH技术,包括大规模FOH阵列、甚低频探测、深海远程传输、拖曳细线阵、窄线宽激光器、信号处理、光纤矢量水听器和分布式FOH等方面,对于FOH系统的理论研究和实际应用具有一定的指导意义。

光纤光学 光纤矢量水听器 细线拖曳阵 分布式光纤水听器 深海远程传输 
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306009
Liang Cao 1,2Yang Yu 1,3,*Min Xiao 3Junbo Yang 3[ ... ]Zhou Meng 1
Author Affiliations
Abstract
1 College of Meteorology and Oceanology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Unit 45, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022, China
3 College of Liberal Arts and Sciences, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 Hunan Aerospace Institute of Electromechanical Devices and Special Material, Changsha 410073, China
In order to meet the practical needs of all-fiber conductivity-temperature-depth sensors with high sensitivity, compact structure, and easy packaging, this Letter uses a microfiber coupler combined with fiber loop (MCFL) reflective photonic device to conduct salinity, temperature, and deep sensing experiments. These MCFLs’ dynamic range and resolution of salinity, temperature, and depth can meet the requirements of actual marine environment monitoring. This structure opens up a new design idea for the practical research of microfiber coupler-based marine environmental parameter sensors.
microfiber coupler fiber loop salinity temperature and depth sensing cross sensitivity conductivity-temperature-depth measurement system 
Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011202
Author Affiliations
Abstract
1 College of Meteorology and Oceanology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
3 Department of Physics, School of Science, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
We modify the pulse-reference-based compensation technique and propose a low-noise and highly stable optical fiber temperature sensor based on a zinc telluride film-coated fiber tip. The system noise is measured to be 0.0005 dB, which makes it possible for the detection of the minor reflectivity change of the film at different temperatures. The temperature sensitivity is 0.0034 dB/°C, so the resolution can achieve 0.2°C. The maximum difference of the temperature output values of the sensor at 20°C at different points in time is 0.39°C. The low cost, ultra-small size, high stability, and good repeatability of the sensor make it a promising temperature sensing device for practical application.
060.2370 Fiber optics sensors 060.4080 Modulation 
Chinese Optics Letters
2018, 16(7): 070603
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学海洋科学与工程研院, 湖南 长沙 410073
2 91362部队, 浙江 岱山 316200
基于光源内调制法的相位生成载波(PGC)解调系统中存在因干涉仪臂差及光源快速调谐引入环境相位噪声和光源相位噪声等问题,为此,建立了基于微纳光纤全光相位调制器的新型PGC解调系统。为满足PGC解调技术应用要求,设计了基于光吸收致热效应的微纳光纤全光相位调制器,调制带宽可达10 kHz以上。在此基础上,构建了光纤水听器PGC解调系统,并进行了模拟水声信号的测试解调研究。实验结果显示,该系统可以对3 kHz以下水声信号的进行良好解调。
光学器件 微纳光纤 全光调制器 光纤传感 相位生成载波 
中国激光
2016, 43(7): 0710002

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