1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
光频域反射计（OFDR）是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路，对后向瑞利散射光进行频域分析，定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点，广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网络监测、生物医学等高精度测量及制造领域。本文阐述了OFDR的基本原理，介绍了提升OFDR系统性能的关键技术研究进展，最后总结了OFDR在不同领域的应用，展望了未来的发展趋势。
光频域反射计 分布式光纤传感 后向瑞利散射 频域分析 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0500002
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
3 包头师范学院物理科学与技术学院，内蒙古 包头 014030
提出了一种高温大量程的蓝宝石法布里-珀罗（F-P）干涉仪压力传感器。传感器由三层蓝宝石晶片直接键合而成，包括蓝宝石衬底、带通孔的蓝宝石晶片和感压蓝宝石晶片。飞秒激光用于在蓝宝石晶片的中心刻蚀通孔，并粗糙化感压蓝宝石晶片的外表面。利用蓝宝石晶片抛光面作为F-P腔的反射面，有助于降低解调出的光学腔长波动，提高压力分辨率。提出的传感器在室温、0~30 MPa的高压力范围内光学腔长随压力线性变化，压力灵敏度为0.1253 μm/MPa，相对分辨率达到0.04% FS（full scale，全量程），且能在700 ℃下稳定工作。
光纤光学 光纤压力传感器 非本征法布里-珀罗干涉仪 蓝宝石晶片 飞秒激光微加工 大压力量程 光学学报
2023, 43(15): 1506001
光子学报
2022, 51(11): 1106004
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
2 包头师范学院 物理科学与技术学院, 内蒙古 包头 014030
蓝宝石为晶体材料, 其熔点为2045℃, 具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等良好的高温物理化学性能。单晶蓝宝石光纤可以在高于1000℃的超高温下传输光信号, 基于其制作的蓝宝石光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)传感器耐超高温、本征安全, 适用于危险、恶劣的环境中, 近年来, 得到广泛研究, 已研制出用于超高温环境的蓝宝石光纤温度、压力、振动传感器。文章综述了蓝宝石光纤F-P传感器的研究进展, 介绍了课题组在蓝宝石光纤传感技术方面的研究成果, 最后对传感器的研制提出了改进建议。
蓝宝石光纤 光纤传感器 法布里-珀罗腔 超高温 sapphire fiber optical fiber sensor Fabry-Perot cavity ultra-high temperature
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS, Hangzhou 310024, China
Continuous operation of fiber gas Raman lasing at the 1135 nm wavelength is experimentally demonstrated with an output power exceeding 26 W. Rotational stimulated Raman scattering (Rot-SRS) is generated in the hydrogen gas filled 50 m homemade anti-resonant hollow-core fiber (AR-HCF). A single-frequency fiber laser at the 1064 nm wavelength is used as the pump source, and a minimum threshold of 31.5 W is measured where the core diameter of AR-HCF reaches 37 µm. Up to 40.4% power conversion efficiency of forward Rot-SRS is achieved in the single-pass configuration, corresponding to a quantum efficiency of 43.1%. Over 1 W strong backward Rot-SRS is observed in the experiment, ultimately limiting the further increase of Rot-SRS generation in the forward direction.
anti-resonant hollow-core fiber fiber gas laser rotational stimulated Raman scattering Chinese Optics Letters
2022, 20(7): 071401
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
提出了一种恢复非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)传感器非周期动态信号的三波长正交相位补偿方法。利用三个干涉信号消除直流分量的影响,并通过相位补偿算法产生两个正交信号,用于解调出待测信号。在实验中对EFPI传感器加载一个非周期动态信号,使用三种不同的激光干涉测量技术对实验数据进行信号解调。结果表明,所提方法具有较高的解调精度,适用于高温环境下腔长变化的场合和非周期动态信号的测量。
光通信 光纤传感器 非本征法布里-珀罗干涉仪 非周期信号 相位解调
北京理工大学光电学院信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
光纤激光干涉技术是外腔式法布里-珀罗干涉仪（EFPI）传感器动态信号解调的主要技术方案，具有测量灵敏度高、动态范围大、测量频率范围宽等优点。本文从外腔式法布里-珀罗干涉仪相对测量的基本原理出发，回顾了几种主流光纤激光干涉测量技术的解调原理、方法及优缺点，重点介绍了作者课题组提出的几种新型被动解调技术，着力解决现有解调仪仅能测量单一腔长的传感器、直流分量去除、腔长在变化甚至不知道等条件下的信号解调问题。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306017
北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
可调谐外腔半导体激光器具有线宽窄、调谐范围宽、单模输出、输出功率高等优良特性, 在白光干涉测量技术、波分复用系统、相干光通信、光纤传感等领域有着广泛的应用。文章首先介绍了可调谐外腔半导体激光器的基本原理以及各种典型外腔结构的调谐机理, 然后根据外腔结构阐述了各种可调谐外腔半导体激光器的最新研究进展, 分析了不同外腔结构的优缺点, 最后对可调谐外腔半导体激光器的不足进行了总结, 展望了其未来发展趋势。
外腔半导体激光器 可调谐 窄线宽 衍射光栅 光纤光栅 波导 ECDL tunable narrow linewidth diffraction grating fiber grating waveguide
低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心，利用热敏电阻采样激光工作温度，并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节，使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率，并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制，使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明，该电路能够长时间可靠地工作，激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm，且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。
半导体激光器 驱动电路 温度调谐 波长扫描 半导体制冷器 semiconductor laser driving circuit thermal tuning wavelength scanning thermoelectric cooler
