1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电子信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072
2 河南理工大学 电气工程与自动化学院,河南 焦作 454003
针对微透镜制作采用的球透镜研磨,多组分玻璃基板离子交换,结晶化玻璃基板光热法,本文提出非球面消球差双凸波导透镜设计、制备及参数测试方法。该方法根据集成光学原理,研制了一种非球面消球差双凸波导透镜。该透镜数值孔径大,放大倍数高,接近衍射极限,采用光刻、复制工艺,结构简单,一致性好。实验结果表明,NA=0.35,β=6.932,光强分布与理论值一致,达到设计要求。
集成光学 非球面消球差双凸波导透镜 钛扩散铌酸锂 质子交换 衍射极限 integrated optics aplanatic double-convex aspherical waveguide lens Ti:LiNbO3 proton exchange diffraction limit
1 天津工业大学,信息与通信工程学院,天津,300160
2 天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
针对3×3耦合器输出信号的非对称特性,研究并推导了改进型的3×3耦合器解调算法.根据该算法,使用Labview设计了信号处理软件.实现了对非对称3×3耦合器输出信号的软件解调和频谱分析.通过实验,系统的频率测量范围可达10～1000 Hz,相位测量范围为-10～10 rad,相位灵敏度为0.5V/rad.
非对称3×3耦合器 相位解调 软件解调 干涉型传感器 Labview
1 天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
2 燕山大学,信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004
提出了一种新型的硅基M-Z干涉型光电集成加速度地震检波器.对硅基微光电机械加速度地震检波器的M-Z光波导干涉仪系统进行了系统研究和优化设计,采用K9玻璃作为基底层和包层材料,Bak7玻璃作为波导层材料,波导的宽度为4 μm,厚度为0.4 μm.M-Z光波导干涉仪的Y分支设计中采用上升反正弦S型弯曲,为适用于该干涉仪的信号臂和参考臂大跨距的特殊结构,应用波导转向镜实现了大角度光路转折,反射转向镜的内介质采用镀制金属铝膜得以实现,并利用BPM进行了仿真.为了防止TE模偏振光的偏振态经铝膜全反射后发生变化,加了4个长度为1 mm的TE模偏振器以保持其偏振态.实验结果与理论相符.
加速度计 M-Z干涉仪 光波导 结构设计
1 天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
2 天津工业大学,信息与通信工程学院,天津,300160
3 新西兰奥克兰大学,工程学院,新西兰,奥克兰,1020
4 Salcic新西兰奥克兰大学,工程学院,新西兰,奥克兰,1020
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应用单质量块推挽式顺变柱体和迈克尔逊干涉仪双光路检测进行三维加速度传感器设计;采用DSP和Cygnal51双核设计技术,实现实时信号采集、光相位调制、加速度信号解调等;嵌入TCP/IP协议实现Internet高速网络接口,从而构成实用型实时加速度传感器系统.传感器灵敏度为1.94×103rad/g,交叉灵敏度接近于零.实际测量时系统可以实时、线性地跟踪到加速度信号,三个分量有较好的一致性.
速度传感器 迈克尔逊干涉仪 三维测量 数字信号处理 推挽式顺变柱体
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器的研究,为高频高精度地震勘探提供集成化的高精度传感器.利用光弹原理,分析了光弹效应检测任意方向加速度的原理.在X切Y传LiNbO3晶体上,设计制作了光波导双M-Z干涉仪及各集成器件:波导相位调制器、波导偏振器.三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器测试表明:该传感器动态范围宽、线性性好.主要参数为:相位灵敏度达1.81×10-4Rad/m·s-2;工作频带3～1506(Hz).
混合集成 三分量加速度传感器 光弹波导 马赫-曾德干涉 Hybrid-integrated Three-component accelerometer Photoelastic waveguide Mach-Zehnder interference
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 内蒙古民族大学数学与计算机学院,内蒙古 通辽 028043
为了提高地震检波器的检测灵敏度,增强其性能可靠性,使其体积微型化,利用集成光学原理设计研制了迈克尔逊干涉芯片,并与光纤－质量块简谐振子、光源、光电探测器制成迈克尔逊干涉型加速度地震检波器,检波器具有灵敏度高、频带宽、重量轻、抗电磁干扰等优点,设计参数相位检测灵敏度Δ??/a为1.1×10-2 rad/(m?s-2),测试结果表明,在工作频带0～1065 Hz内,振动与检波器输出信号吻合良好,达到设计要求。
集成光学 检波器 迈克尔逊干涉 双Y分支波导 电光相位调制
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津大学,300072
混合集成光学加速度计是一种实用型的实时加速度传感器,在信号处理过程中采用了光相位调制和交流相位跟踪零差补偿技术(PTAC).综合考虑光路和电路部分进行系统设计,以使系统总体灵敏度为4.7 V/g.实际测量时系统可以实时、线性地跟踪到加速度信号,并且系统的总体灵敏度可以达到4.59 V/g.混合集成光学加速度计已经达到了实用的要求.
加速度 灵敏度 交流相位零差补偿
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
2 内蒙古民族大学数学与计算机学院,通辽,028043
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术?蒲Ы逃恐氐闶笛槭?天津,300072
采用集成光学方法,将非球面消球差双凸波导透镜、双光栅会聚光波导透镜、光波导转向棱镜单片集成在铌酸锂基底上构成光学平板光盘读出头.集成光学平板光盘读出头克服了微透镜光盘读出头体积大、组装复杂的不足,实现了光盘读出头的集成化,提高了系统的可靠性.光斑理论值0.475 μm,实测值0.67 μm.
集成光学光盘平板读出头 非球面消球差双凸波导透镜 双光栅会聚光波导透镜 光波导转向棱镜
天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津,300072
以全光纤迈克尔逊干涉仪为基础,研制出由地震敏感元件组成的单分量双光路加速度地震检波器样机,并提出了三分量检波器的设计方案.为了考察缠绕光纤前后顺变柱体弹性模量的变化,做了拉伸和压缩实验,以确定其作为敏感元件的关键特性.该检波器可用于检测小到0.01g的加速度.
地震检波器 迈克尔逊干涉仪 光纤传感器
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072
研制出三分量全光纤加速度检波器及其数字信号处理系统 。该检波器由一个质量块,六个顺变柱体,三组迈克耳孙干涉仪光路组成。顺变柱体是检波器敏感元件中的关键部件。该检波器数字信号处理系统以TI公司的高性能数字信号处理芯片为核心,辅以必要的电路,实现了对加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿。测试结果表明,检波器在共振频率以上有较好的频率响应,输入信号与输出信号吻合较好;检波器在共振频率以下亦有较好的频率响应。最后给出了检波器频率响应曲线。
导波和光纤光学 三分量全光纤加速度检波器 迈克耳孙干涉仪 数字信号处理 共振频率 频率响应
