北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
基于光纤陀螺(FOG)的光纤旋转地震仪(FORS)对平动不敏感，兼具低噪声、高灵敏度和便携等优点，特别适用于行星地震学中三维旋转分量的观测。基于偏光干涉理论建立了消偏FOG中Sagnac干涉仪环路(SIA)的输出光谱模型，揭示了消偏FOG的误差机理，提出并验证了在SIA中增加高频相位调制的噪声抑制技术。设计了基于差分消偏光纤陀螺的高精度FORS，研制出BHFORS-3C型三轴高精度旋转地震仪，三轴自噪声均小于4.5 nrad·s－1·Hz－1,2。通过长期现场观测，获得了大量地震三维旋转观测数据，并进行了模型分析和研究。研制的旋转地震仪已具备现场应用条件，为行星地震学六分量观测和地震活动的精准分析提供了重要支撑。
中国激光
2022, 49(19): 1904004
红外与激光工程
2022, 51(1): 20211114
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
提出了一种基于混合Sagnac干涉仪的光纤耦合器耦合相移检测技术，其中混合Sagnac干涉仪由待测单模光纤耦合器和保偏光纤组成。基于混合Sagnac干涉仪互易端口和非互易端口输出干涉光谱的谷值波长特征，推导出单模光纤耦合器耦合相移检测方程并进行了测试误差分析。搭建了实验系统，实现了固定分光比3×3单模耦合器以及不同分光比2×2单模耦合器耦合相移的高精度检测，并首次实现了不同温度条件下2×2单模耦合器的耦合相移变化特性测量，实验结果与理论估计一致。理论分析和实验研究结果表明，所提检测方法实施方便、检测精度高，适应性强，为光纤耦合器耦合相移的定量精确测试和分析提供了有效手段。
光纤光学 单模光纤耦合器 耦合相移 Sagnac干涉仪
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。
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率Rtot密切相关。
光纤光学 陀螺仪 无自旋交换弛豫 原子自旋陀螺 圆偏光 非线性响应 电子弛豫率
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分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29 (°)/h。
测量 光纤光学 相干检测 原子自旋进动检测 Sagnac干涉仪 无自旋交换弛豫 圆偏振光
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搭建了调制光栅Y分支(MGY)可调谐激光器高精准波长调谐系统,实现了粗扫描结合细扫描的高精度波长扫描标定。在此基础上,对MGY激光器输出波长以及内置法布里-珀罗(F-P)标准具的温度漂移特性进行分析,发现MGY激光器输出波长与温度具有良好的线性关系,且其输出波长曲线的斜率不变,截距随温度线性变化。研究了基于外部气体吸收基准的高精准波长校准方法,并进行实验测试。研究结果表明,在-25~+75 ℃温度范围内,波长扫描范围为40 nm时,所搭建系统的调谐线性度优于0.9999,调谐波长精度优于0.18 pm,准确度优于0.12 pm。
激光器 半导体激光器 光谱分析 光纤光栅解调 波长调谐
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
基于热扩散机理, 研究了光纤陀螺中光纤环热扩散非互易相位误差导致的零漂的延迟响应特性, 发现了延迟时间的温度相关性, 获得了光纤环零漂延迟补偿模型。搭建高精度光纤陀螺实验系统, 在不同温度段, 采用近似“方波”形台阶温变激励, 验证了热致非互易性相位误差的延迟特性, 并获得了实验光纤环的模型参数。进行了光纤陀螺全温变零偏测试, 实验结果表明采用改进模型可获得更好的零偏补偿效果, 验证了新建模型的正确性和有效性。
光通信 热扩散 Shupe效应 温度补偿 响应时间
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为满足空间和其他领域的高精度制导导航控制系统的迫切需求, 开展了基于实芯保偏光子晶体光纤(PM-PCFs)的干涉型光子晶体光纤陀螺(PCFOG)的技术研究, 研究和开发了PCFOG专用PM-PCFs和掺铒PCFs(ED-PCFs)的制备技术、PCFs耦合技术和熔接工艺等关键技术, 研制出了PCFOG原型样机并进行了典型环境实验。研究结果表明, PCFOG在精度和环境适应性等方面都具备明显优势, 具备工程应用条件。
遥感 光子晶体光纤 光纤陀螺 温度 辐射
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
分析了由光相干域偏振计测得的光纤陀螺保偏光纤环(PMFC)分布偏振耦合测试数据, 建立了测量点偏振耦合幅度模型。结果表明, 测试数据是实际偏振幅度耦合被宽谱光源相干函数调制的结果, 且存在伪偏振耦合测试数据。在此基础上, 提出并实现了分布偏振耦合数据处理算法。绕制PMFC, 进行了不同温度条件下分布偏振耦合测试, 并提取了真耦合位置和强度信息。通过建立PMFC二次偏振耦合误差预估模型, 对不同温度下光纤环分布偏振耦合引起的光纤陀螺零漂误差进行了计算预估。利用高精度保偏光纤环分析测试仪对该环进行了对应温度的光纤陀螺零漂测试, 零漂预估值与实测结果一致。
光纤光学 光纤陀螺 光相干域偏振计 分布偏振耦合 零漂 相干函数 中国激光
2017, 44(10): 1006004
