光纤水听器无电中继远程解调系统的噪声主要来源于放大自发辐射(ASE)噪声和双重瑞利散射(DRS)噪声。为了优化系统噪声并提升系统的性能, 通过噪声拟合方法实验分离了ASE噪声和DRS噪声对系统相位噪声的影响。结果表明ASE噪声是实验系统的主要噪声源, 但DRS噪声也会成为降低系统相位噪声的限制因素。理论分析并实验验证了光源相位调制方案对两种噪声源的抑制效果, 通过铌酸锂相位调制器对100 km远程解调系统的光源施加幅度为2.2 rad、频率为40 MHz的正弦相位调制, ASE噪声功率下降了5.2 dB, DRS噪声功率下降了6.2 dB, 系统总相位噪声下降了5.2 dB。
光纤光学 噪声优化 相位调制 放大自发辐射噪声 双重瑞利散射噪声 中国激光
2017, 44(11): 1106006
对光纤端面反射引起的光纤光栅阵列的信号串扰进行了理论分析和计算, 并通过实验测试了端面反射引起的传感阵列阵元的信号串扰值。根据阵列信号串扰产生的机理提出了光纤端面反射的抑制方法, 通过实验对该方法进行了验证。对光纤端面反射进行抑制后, 实验得到阵列端面反射引起的串扰小于－70 dB, 可满足光纤光栅传感阵列的实际使用需求。
光纤光学 光纤光栅传感阵列 端面反射抑制 串扰 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 120604
中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 310023
提出了一种以可调谐滤波器实现波长扫描、以标准具实现波长标定的有源光纤光栅传感器波长解调方法，并搭建了相应的解调系统。对所提出的解调方法的可行性及解调系统的测量精度与稳定性进行了实验验证。结果表明,该方法可以准确地测量有源光纤光栅的光波长；解调系统在1533~1550 nm波长范围内的解调精度高于6 pm，测量波动范围在±5.7 pm之间。
传感器 光纤传感器 有源光纤光栅 波长解调 波长扫描 中国激光
2016, 43(10): 1010002
中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 310023
提出了一种新型的温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器。传感器基于弹性膜片结构，测压光栅直接与膜片连接，膜片在压力作用下产生轴向位移来拉动测压光栅以实现压力传感；温补光栅与弹性膜片分离，使之对外界压力不敏感，用以作测压光栅的温度补偿。测压光栅和温补光栅都施加一定大小的预拉力，使其对环境的温度响应基本相同，从而实现了温度实时补偿。传感器测压光栅与弹性膜片直接连接，消除了力的中间传递，在实现压力快速响应的同时又确保了高精度测量。实验中，传感器在温度快速变化的环境中，压力测量值的变化范围小于±0.7%F.S.；在25 MPa的压力测量范围内，压力精度达到了0.19%F.S.。
光纤光学 光纤光栅 温度补偿 压力传感器
光纤矢量水听器(FOVH)以其低频灵敏度高，动态范围大，抗电磁干扰，易轻型化等诸多优势，成为新型矢量水听器的一个发展热点。针对线阵列应用，开展了光纤干涉碟型矢量水听器的仿真分析和研制工作。有限元分析采用光纤等效层方法（FLEM）和光纤细化结构方法(FLDM)分别对系统的性能进行预报，研制出了光纤碟型矢量水听器样品，并进行了全面的测试。实验结果表明，所研制的矢量水听器样品在100~1000 Hz的工作频带内，矢量通道的等效声压相移灵敏度为-182 dB@100 Hz~-158.5 dB@1000 Hz (ref.1 rad/μPa )，串扰小于-30 dB，有良好的矢量性。
光纤光学 光纤矢量水听器 有限元分析 光纤等效层方法 光纤细化结构方法 声压相移灵敏度
远程传输光纤受环境的影响会在水听器系统中引入噪声，利用迈克耳孙光纤干涉仪模拟光纤水听器，搭建了远程光纤水听器系统，采用参考干涉仪法解调对传输光纤引入的噪声进行抑制。实验结果表明，与常用的相位产生载波技术(PGC) 解调相比，参考干涉仪法解调在不影响传感水听器对声信号检测能力的情况下，对传输光纤引入的扰动噪声能进行良好的抑制，频率为500 Hz 噪声的抑制量可达到约25 dB，同时该方法使传感水听器系统中100 Hz 位置的本底噪声也降低了17 dB。
光纤光学 远程光纤水听器系统 传输光纤引入噪声 参考干涉仪法解调 相位产生载波技术解调 激光与光电子学进展
2014, 51(11): 110601
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 杭州应用声学研究所, 浙江 杭州 310012
研究了采用侧面压迫式增敏和端面拉伸式增敏的无源光纤光栅水声传感器。采用灌注和弹性片端面增敏两种方案分别对光纤光栅传感器进行增敏。研究结果表明灌注方案谐振频率过低（300 Hz），高频灵敏度过低（小于-205 dB），且制作工艺要求比较复杂；弹性片端面增敏方案采用铍铜片进行增敏，在100~1000 Hz频率范围内灵敏度为(-175±2) dB。对端面增敏传感器进行了封装，并应用于水声的检测实验。实验表明，该传感器在灵敏度及灵敏度频响指标上已经可以满足应用要求。
光纤光学 光纤布拉格光栅 传感器 增敏
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
2 杭州应用声学研究所， 浙江 杭州 310012
研究了高灵敏度抗加速度型分布反馈(DFB)有源光纤光栅水听器。采用λ/4相移型掺铒光纤光栅构成DFB激光器，输出窄线宽激光，利用弹性膜片增敏方法封装有源光纤布拉格光栅，构成了高灵敏度有源光纤光栅水听器，并以两边对称的弹性膜片构成封装结构来抵消轴向加速度干扰，提高水听器在运动情况下的检测能力，并通过对结构的优化大大提高了光纤光栅水听器的耐静水压能力。研究结果表明水听器在100~1000 Hz频率范围内声相位灵敏度达到-132.7±0.7 dB(0 dB=1 rad/μPa)，加速度灵敏度可做到-20 dB(0 dB=1 rad/g)以下，耐静水压可达2 MPa。
光纤光学 光纤布拉格光栅 分布式反馈光纤激光 水听器 增敏
1 哈尔滨工业大学 可调谐气体激光技术国家级重点实验室，哈尔滨 150001
2 杭州应用声学所 声纳技术国防科技重点实验室，杭州 310012
全光纤化掺铥光纤激光器作为光学参量振荡器的泵浦源，可以实现3~5 μm激光输出，在激光雷达和光电对抗领域有着极为重要的应用前景.本文运用全国产化的泵浦光耦合器和双包层掺铥光纤实现了全光纤化掺铥光纤激光器.该光纤激光器采用自制的光纤布喇格光栅作为反射腔镜，增益光纤采用水冷的方式.光纤布喇格光栅通过45 fs、800 nm的飞秒脉冲光和相位掩模板直接在双包层掺铥光纤上刻蚀得到，泵浦光通过泵浦光耦合器的一端耦合进入增益光纤，产生的激光由泵浦光耦合器的另一端输出.输出激光的最高功率达到22.2 W，激光波长为1.96 μm，斜率效率约为37%，激光线宽为72.4 pm.
全光纤化掺铥光纤激光器 泵浦耦合器 光纤布喇格光栅 飞秒激光 All-fiber Tm-doped laser Pump combiner FBG Femtosecond
