Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
2 School of Information Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430065, China
3 Department of Mechanical and Electrical Engineering, College of Post and Telecommunication, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China
4 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3G4, Canada
We propose a novel modified frequency-shifted interferometer, where a Mach–Zehnder interferometer is added in order to obtain wavelength information. We use the Hilbert transform to extract the wavelength information from the phase of the interference pattern and construct the relationship between phase and wavelength. The laser wavelength measurement experiment is used to verify the compound interferometer. Experimental results demonstrated that our method could obtain the wavelength from the phase, which is of great significance for demodulation of the fiber Bragg grating based on a frequency-shifted interferometer.
modified frequency-shifted interferometry phase difference Hilbert transform Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 101203
1 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学信息工程学院, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学机电工程学院, 湖北 武汉 430070
4 海军工程大学兵器工程学院, 湖北 武汉 430032
根据Fizeau干涉型光纤水听器的相位变化量公式,计算声压场条件下随声压变化的水听器总相位变化量。通过仿真,定量分析了水听器水平与垂直姿态及深度因素对各个频率下的声压灵敏度的影响。利用振动液柱法进行光纤水听器的实验环境测试。结果表明,姿态与深度因素均会对最终测量结果造成较大影响,在40~2000 Hz频带内,与水平姿态时相比,水听器在垂直姿态时将有0.9 dB~18.2 dB的灵敏度差异,深度读取误差造成的灵敏度误差在4 dB内。由于垂直姿态下水听器各部分所感受的声压场不同,因而测量结果与水平姿态结果存在差异,在声压场测试环境中,水平校准结果比垂直校准结果更精确,且测量深度越深,校准结果越稳定。
光纤光学 光纤传感器 水下声波 灵敏度分析 水听器 干涉仪 光学学报
2020, 40(15): 1506003
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学 机电工程学院, 武汉 430070
3 武汉理工大学 信息工程学院, 武汉 430070
针对相位调制型超弱光纤光栅水听器阵列解调过程中发生的相位翻转现象, 提出了一种基于独热码编码的有限状态机相位补偿方法, 用来在现场可编程逻辑门阵列中对翻转信号进行实时修 正.将解调信号相位及其补偿条件设计在独热码编码的有限状态机中, 通过状态机内部状态的即时转移, 实现高时钟速率下光纤干涉系统解调信号的相位补偿.对多种相位补偿方式在功能仿真和实验 测试中的功耗、占用资源及时序等进行对比分析, 结果表明基于独热码状态机的相位补偿方法, 不仅可以正确地解决相位翻转问题, 保证信号的完整性, 同时还可以增加信号解调动态范围, 使系统 的逻辑延迟降低6%, 在水声光纤传感解调系统的高吞吐率和高时钟频率应用环境下具有一定优势.
有限状态机 斐索干涉 补偿算法 现场可编程门阵列 光纤布拉格光栅 相位调制 Finite state machines Fizeau interference Compensation method Field programmable gate array Fiber Bragg gratings Phase modulation
1 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学信息工程学院, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学机电学院, 湖北 武汉 430070
4 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
研究了一种基于斐索干涉的超弱光纤光栅(uwFBG)水听器阵列系统。通过拉丝塔在线制备光纤光栅技术构建超弱光纤光栅水听器阵列,使用反正切算法解调信号,实现了2~2000 Hz宽频带内水声信号的振幅、频率和相位的同时测量。在频率为2 Hz时,系统水声信号的相位声压灵敏度可达-135.81 dB(re rad/μPa),灵敏度为2755.49(μPa/
Hz),信噪比为43.785 dB。传感器复用实验结果证实该系统可以同时解调不同位置的水声信息,系统的相位声压灵敏度随着传感器腔长的增加而增加,且具有很好的稳定性,表明系统在高灵敏度水声传感、甚低频声学探测、深海监测等方面具有广阔的应用前景。
光纤光学 光纤光栅 相位声压灵敏度 振动液柱法 水听器 甚低频 激光与光电子学进展
2019, 56(15): 150602
空中交通管制系统能力评估存在底层指标类型多样、评估信息不确定的问题。为此，提出一种基于 D-S证据理论推理的评估方法。该方法构造信度规则库，将多种类型的不确定性数据换成统一的信度结构，通过证据推理方法获得空中交通管制系统的能力满足度分布。以某空中交通管制中心系统能力评估为例说明方法的可行性和有效性。
空中交通管制系统 能力评估 证据推理 信度规则库 信度结构 air traffic control capability evaluation evidential reasoning belief rule base belief structure 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 316
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150001
为实现对天文导航设备的实验室检测，设计了一种星模拟装置。对该装置所采用的准直光学系统、数字可调光源进行了研究，并提出了背景光模拟的技术要求。根据天文导航设备的主要技术要求给出星模拟装置的整体结构。介绍了消色差准直光学系统、数字可调光源和确定星点大小及位置的关键技术，并分析了背景光均匀性对星模拟效果的影响。最后，制作了星模拟装置，并进行了相关验证性实验。实验结果表明，该装置能模拟0~5等星，背景光均匀性为94.7%，系统焦距为1 647 mm，视场为28′，准直性优于±2″。该装置可以同时模拟星光和背景光变化，具有准直性好、背景光照度模拟范围宽等优点，能够满足天文导航设备的实验室检测要求。
天文导航 星模拟 光学仿真 光源标定 celestial navigation star simulation optical simulation light source calibration
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
通过建立非理想准直光束残余高斯特征的功率密度模型,阐述了光束准直效果与功率密度的关系,借助光束通光比例系数对直写光斑强度分布影响的分析,以光斑主瓣、旁瓣的强度和宽度为主要特征,讨论了直写光斑强度及强度分布与光束准直效果的变化规律,确定了合理选取激光直写系统中准直扩束比例系数的原则。通过仿真不仅系统阐述了理想准直光束与非理想准直光束所形成的直写光斑形状的差异,还描述了理想准直光束近似计算光斑强度分布时的误差形式,这一结论为激光直写机准直系统设计提供了理论依据。
激光物理 激光直写 准直扩束 平面波 光斑强度 主瓣宽度
