中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。
氢气传感器 布喇格光纤光栅 温度补偿 大范围氢气浓度 Pt/WO3粉末 hydrogen sensor fiber Bragg grating temperature compensation wide range of hydrogen concentration Pt/WO3 powder
中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
氢气作为一种清洁能源,在工业领域中得到了广泛的应用。然而,由于它分子质量轻,容易发生泄露,当其在空气中的体积比达到4% 时就会存在爆炸的危险,因此对氢气浓度的检测在实际应用中非常重要。针对上述情况,提出一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充的法布里-珀罗干涉仪(FPI)型氢气传感器,通过引入阵列波导光栅(AWG),可以实现对多点氢气浓度的同时测量。所提出的传感器由单模光纤与空芯光纤(HCF)熔接,在HCF内部填充PDMS,并在PDMS外表面涂覆Pt/WO3 的方式制成。当Pt/WO3与氢气发生化学反应时,放出的热量使得氢气传感器的局部温度升高,PDMS受热膨胀导致FPI内部的空气腔长缩短,这将导致干涉光谱的波长漂移,通过将传感器与AWG相连,可以将波长漂移解调为光强变化,进而实现多点氢气浓度的同时测量。
光学学报
2021, 41(13): 1306013
Author Affiliations
Abstract
College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
The femtosecond laser has been an efficient tool for optical fiber high temperature sensor construction. Here, we review the progress of optical fiber high temperature sensors based on femtosecond laser fabricated fiber gratings and various types of fiber in-line interferometers in silica fibers and sapphire fibers.
optical fiber sensors femtosecond laser micromachining high temperature measurement Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 091204
中国计量学院 光学与电子科技学院，杭州 310018
基于多光束干涉原理，设计了一种基于光纤微腔的温度及折射率同时测量的反射型光纤传感器.该传感器将渐变折射率多模光纤的一端用氢氟酸腐蚀形成一个空气腔，带空气腔的渐变折射率多模光纤一端和单模光纤熔接，另一端切平构成传感头.实验选取渐变折射率多模光纤的长度为538.1 μm，空气腔长度为40.8 μm.结果表明：光纤微腔结构所形成的多光束干涉光谱条纹对比度与光纤微腔外的溶液折射率相关，干涉波峰移动与环境温度相关，通过监测条纹对比度和干涉波峰的移动，可以实现对折射率和温度的同时测量.当折射率在1.341 5～1.432 0RIU变化时，反射强度对折射率的灵敏度为57.24 dB/RIU；当温度在30 ℃～70 ℃之间变化时，谐振波长对温度的灵敏度为12.3 pm/℃，可检测到的最小温度变化为1.2℃，测得最小折射率变化为3.4×10－4.该传感器也可应用于其他参量的测量，具有良好的应用前景.
光纤传感器 微腔 多光束干涉 多模光纤 腐蚀 温度 折射率 Fiber sensors Cavity Multiple beam interferences Multimode fiber Corrosion Temperature Refractive index
1 清华大学电子工程系， 北京 100084
2 香港理工大学电机工程学系， 香港
提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案，光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强，通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调，光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制，可实现光纤水听器近似等臂干涉，有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器，解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统，在光功率变化约10%时，光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30 dB，系统噪声本底在信号频率为1 kHz时小于30 μrad/Hz1/2。
光纤光学 光纤水听器 信号解调 光强补偿 3×3耦合器 时分复用 匹配干涉仪 中国激光
2011, 38(11): 1105006
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mechanical and Electronic Engineering, Huangshi Institute of Technology, Huangshi 435003, China
2 College of Physics and Electronic Science, Hubei Normal University, Huangshi 435002, China
3 Department of Electrical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China
The dynamics of dark-bright vector solitons is investigated in a birefringent fiber with the high-order dispersions, and their effects on vector soliton propagation and interaction are analyzed using the numerical method. The combined role of the high-order dispersions, such as the third-order dispersion (TOD) and the fourth-order dispersion (FOD), may cause various deformation of the vector soliton and enhance interaction. These effects depend strictly on the sign of the high-order dispersions. Results indicate that the disadvantageous effects can be reduced effectively via proper mapping of the high-order dispersions.
明、暗矢量孤子 三阶色散 四阶色散 色散图 060.4370 Nonlinear optics, fibers 060.5530 Pulse propagation and temporal solitons 260.2030 Dispersion Chinese Optics Letters
2011, 9(3): 030604
1 湖北师范学院生化分析技术湖北省重点实验室，湖北 黄石 435002
2 香港理工大学电机系，香港 999077
3 华中科技大学光电子科学与工程学院，湖北 武汉 430074
提出一种特征值方法用于计算具有流动饱和增益介质的气体激光器的光场分布情况。计算模型中，流动饱和增益介质等效为一个位于激光谐振腔内的大腔镜前面的薄增益片。基于这个模型，可以获得特征值法的传输矩阵。通过求解传输矩阵的特征值与特征向量，能够较容易地获得激光器谐振腔中所有可能存在的光场分布情况，通过比较它们的损耗参数能够获得激光器实际存在的光场分布。模拟计算结果显示：流动饱和增益介质对光场分布具有负面影响，它将导致光场分布沿着气体流动的方向倾斜。该方法的模拟计算结果能够与其它方法的模拟计算结果较好地吻合。
激光技术 激光谐振腔 光场分布 特征值法 laser techniques laser resonator optical field distributions eigenvector method
1 湖北师范学院 生化分析技术湖北省重点实验室,湖北 黄石 435002
2 香港理工大学电机系, 香港九龙
介绍了利用飞秒激光器刻写光纤布拉格光栅的三种基本方法：全息干涉法、相位掩模板法、直接逐点刻写法。讨论了飞秒激光制作光纤布拉格光栅的主要作用机制。详细论述了这三种方法的特点、规律及最新研究进展，并总结了飞秒激光制作的光纤布拉格光栅呈现出来的独特性质。
飞秒激光 光纤布拉格光栅 相位掩模板法 直接逐点刻蚀法
Author Affiliations
Abstract
1 Hubei Key Laboratory of Bioanalytical Technique, Hubei Normal University, Huangshi 435002
2 School of Mechanical and Electronic Engineering, Huangshi Institute of Technology, Huangshi 435003
Coupled dark-bright vector solitons are considered in a birefringent fiber, and their dynamics are studied by the variational approach. The stationary states are analyzed, and it is found that their intensity distribution depends strictly on the ratio of the group-velocity delay strength to the effective total energy. Finally, the propagation of the coupled dark-bright vector solitons is investigated by the numerical method.
双折射光纤 矢量孤子 变分法 传输 060.5530 Pulse propagation and temporal solitons 060.0060 Fiber optics and optical communications Chinese Optics Letters
2007, 5(9): 504
