采用有机/无机混合溶胶-凝胶法制作条形光波导,并将条波导接入光纤Sagnac 环中,测量了输出光功率随环境气氛中乙醇蒸气体积分数变化的特性,表明在实验研究的范围内,输出信号与乙醇蒸气体积分数呈正弦变化。根据Sagnac环结构输出特性的基本关系,反映了溶胶-凝胶条波导在乙醇蒸气气氛下产生了双折射效应。观察到双折射相移与乙醇体积分数的亚线性关系。对实验数据拟合,计算了偏振相移的线性项和二次项系数,得到所制备的条波导的双折射对乙醇体积分数的响应为Δn≈4.4×10-2。测量了信号变化的时间演变特性,典型的上升和下降时间常数分别为3 min和12 min。

A novel fiber-optic current sensing scheme is proposed by converting the Faraday rotation to the optical signal's degree of polarization (DOP) change. In this scheme, the lightwave passes through a fiber resonant cavity multiply and experiences Faraday rotation simultaneously. Its main merit is immunity from the environment disturbance to the fiber used in ordinary Faraday rotation sensor. Brief theoretical analysis and simulation are given to show its basic characteristics. Experimental results are demonstrated and the feasibility of the proposed method is also shown.

采用溶胶-凝胶法制作波导环形谐振腔, 讨论了环形谐振腔器件的传输特性。测量了在不同物质、不同体积分数的挥发性有机化合物(VOC)蒸气气氛下器件的传输光谱的敏感性。结果表明, 谐振波长随甲醇、乙醇、丙醇等醇类化合物, 以及丙酮、甲醛等蒸气体积分数的上升而向长波方向移动, 具有高的灵敏度, 且两者基本呈线性关系。其中, 对丙醇最敏感, 灵敏度达到1.403 pm/10-6。对甲烷和二甲苯也有微弱反应, 但是其灵敏度很低。也测量了水蒸气对传输谱特性的影响。观察到传输谱衬比度对不同挥发性有机化合物物质蒸气的不同敏感特性。对传感机制进行了讨论。

提出了一种利用两种不同温度系数的光纤光栅对来对解调仪的不稳定性进行改进的方法，并进行了理论分析，研究了影响该解调仪稳定性的几个因素。将所研制的传感器布设在东海大桥上，组成传感网络，并用改进后的光纤光栅解调系统对传感器的信号进行解调。在大桥竣工测试时，该传感解调系统表现出较好的性能。

介绍了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)应变敏感特性的金属锈蚀传感器。该器件由光纤光栅、有预应力的钢弹簧和一些机械部件组合而成。组合后的弹簧处于压缩状态。在弹簧弹力的作用下,光纤光栅的峰值波长增长了3.2 nm。对该器件进行了加速腐蚀实验：将其放入盐酸环境中,逐日监测光纤光栅峰值波长的变化,发现峰值波长逐渐缩短,说明弹簧的弹性系数随着弹簧的锈蚀而逐渐减小。到弹簧锈蚀断裂,整个锈蚀过程持续了1315 h,平均锈蚀速率约5 μm/d。实验表明了该传感器在实际应用中的可能性。同时讨论了光纤光栅的温度效应及其他影响其实用性的因素。

差分吸收法是进行瓦斯远距离监测的重要方法,根据瓦斯在近红外波段的吸收特性,报道了一种新型的远距离光纤瓦斯传感系统。采用1.3 μm超辐射发光二极管为光源,利用光纤布拉格光栅(FBG)优良的窄带滤波特性实现了对瓦斯的差分吸收测量。和传统的干涉滤光片相比,光纤光栅滤波器插入损耗低、制备简单。系统具有全光纤化、结构简单、工作距离远、稳定性好的特点。工作距离10 km,测量灵敏度为0.1％,是瓦斯爆炸极限的2%。

单纵模掺铒光纤激光器在光通信和光传感等方面有着广泛的应用前景。设计了一种新型的光纤激光器,在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模,用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声,用光纤光栅作为波长选择器件,最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。使用零拍法测量其线宽小于频谱仪的低频极限5 kHz。实验结果证明了可饱和吸收体和光纤环的功能。

介绍了一种基于3×3和2×2光纤耦合器构成的非平衡马赫-曾德尔干涉仪的波长解调方案。理论分析和数据对比表明,相对于由两个2×2光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪,本干涉仪具有宽谱的灵敏度、能跟踪波长的变化方向和相位展开的优点。实验方案用于测量固定在悬臂梁上的传感光纤布拉格光栅(FBG)的峰值波长变化,获得了±1 pm的静态波长解调精度,在10 Hz处的动态分辨率为27 nε/Hz。相位展开算法使得应变测量范围达到了2014 με,对应的相位变化为3.22π。

分析了基于弹性梁的光纤光栅调谐原理,引入了轴向应变传递系数的概念,提出利用部分纯弯曲调谐方法,可实现光纤光栅宽带无啁啾调谐。在实验中,利用部分纯弯曲调谐法,获得了20.1 nm的光纤光栅无啁啾调谐范围,调谐线性拟合度为0.9996,调谐过程中光栅反射谱的3 dB带宽变化小于0.07 nm,峰值反射率变化小于0.2 dB,基本无啁啾现象产生,实验结果和理论分析一致。

单长周期光栅迈克耳孙(Michelson)干涉仪是由尾纤端面蒸镀高反膜的单根长周期光纤光栅构成。入射光经长周期光栅后,部分被耦合到包层中传输。经过包层和纤芯传输的光信号经尾纤端面反射后,重新耦合回到长周期光栅中,在光栅区域形成干涉。通过理论计算分析了各种因素对其光谱响应的影响。从实验上得到了干涉光谱的谐振峰波长位移与光纤段温度变化成良好的线性关系,测得其温度系数为31.3 pm/℃。表明这种结构可用于高温传感或作为波分复用滤波器。