College of Mechanical and Electronic Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037，CHN
为了实现短双折射光纤环镜(Bi?FLM)应变传感器的在线测量，理论推导得出通过任意连续的2个相邻波谷波长、2个相邻波峰波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数计算双折射光纤所受应变大小的方法。选取典型通讯波长1 550 nm附近的波长，波长分辨率分别为0.01 nm、0.001 nm、0.000 1 nm时，应用提出的计算方法计算应变和误差。结果表明：波长分辨率越小，测量精度越高。波长分辨率为0.000 1 nm时，最大绝对误差为0.39%，最小绝对误差为0.01%，平均绝对误差为0.15%。进一步选取典型通讯波长1 310 nm附近的3组不同波长组合，计算的应变均与给定应变基本吻合。根据干涉光谱波谷波长、波峰波长的相对位置蕴含着应变信息的特点，与初始相角无关，可以剔除外界干扰，提高测量精度。该方法无需人为判断，有助于实现计算机在线测量；需要的信息量较小，可以实现短Bi?FLM传感器的在线测量。研究结果对Bi?FLM各类传感器实现计算机在线测量，提高测量精度具有指导意义。
短双折射光纤环镜 应变传感器 在线测量 干扰 测量精度 short birefringence fiber loop mirror strain sensor on-line measurement noises measurement accuracy
1 南京林业大学 机械电子工程学院, 南京 210037
2 信阳师范学院 物理电子工程学院, 信阳 464000
3 金陵科技学院 智能科学与控制工程学院, 南京 211169
为了实现双折射光纤环镜(Bi-FLM)传感器的在线测量, 采用推导得出的基于波长解调双折射光纤环镜应变传感器在线测量的理论表达式, 选取典型通讯波长1550nm和1310nm附近的2组波长进行了计算, 所得应变均与给定应变基本吻合。结果表明,利用干涉光谱任意连续4个相邻的波谷波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数便可计算出双折射光纤受应变后的绝对长度, 并以此计算所受应变唯一大小; 根据干涉光谱任意4个相邻波谷波长相对位置蕴含着应变信息的特点, 区分是干扰还是外界传感量导致干涉光谱变化, 以此剔除外界干扰, 提高了测量精度。该研究对Bi-FLM应变、振动等各类传感器实现计算机在线测量, 提高测量精度具有指导意义。
光纤光学 双折射光纤环镜 应变传感器 在线测量 波长解调 波谷波长 fiber optics birefringence fiber loop mirror strain sensor on-line measurements wavelength demodulation wave valley wavelengthr
Author Affiliations
Abstract
1 Faculty of Physical-Mathematical Sciences, CONACYT – Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza 66451, Mexico
2 Faculty of Physical-Mathematical Sciences, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza 66451, Mexico
3 Optics department, CONACYT – Instituto Nacional de Astrofísica, óptica y Electrónica, Tonantzintla 72480, Mexico
4 Optics department, Instituto Nacional de Astrofísica, óptica y Electrónica, Tonantzintla 72480, Mexico
5 Mechatronics division, Universidad Tecnológica de Puebla, Puebla 72300, Mexico
A simple method for the estimation of the wavelength of a fiber laser system is proposed. The method is based on the use of a high-birefringence-fiber loop mirror (HBFLM). The HBFLM exhibits a periodic transmission/reflection spectrum whose spectral characteristics are determined by the length and temperature of the high-birefringence fiber (HBF). Then, by the previous characterization of the HBFLM spectral transmission response, the central wavelength of the generated laser line can be estimated. By using a photodetector, the wavelength of the laser line is estimated during an HBF temperature scanning by measuring the temperature at which the maximum transmitted power of the HBFLM is reached. The proposed method is demonstrated in a linear cavity tunable Er/Yb fiber laser. This method is a reliable and low-cost alternative for laser wavelength determination in short wavelength ranges without the use of specialized and expensive equipment.
Wavelength meter fiber lasers fiber optical loop mirror high-birefringence fiber Photonic Sensors
2019, 9(1): 0189
1 上海大学光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响, 将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵, 建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响, 分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系, 讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明, 在平面镜式互感器中, 采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时, 在-40~60 ℃温度范围内, 标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4, 可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性, 选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。
光纤光学 传感器 全光纤电流互感器 旋转高双折射光纤 法拉第旋转镜 信号调制 光纤波片 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 020601
西南交通大学 信息科学与技术学院 信息光子与通信研究中心， 成都 610031
通过在基于高双折射光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段高双折射光纤并控制两段高双折射光纤的熔接角度，设计制作了二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构.利用Jones矩阵对反射谱特性进行了理论推导，对光束入射角度和高双折射光纤长度进行了优化，并对两种结构的干涉仪温度传感器进行仿真和实验.仿真结果表明，利用二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构的游标效应，能提高其作为温度传感器时的灵敏度；实验结果证明，单段Sagnac环干涉仪温度传感器灵敏度为－1.46 nm/℃，而使用二阶Loyt-Sagnac干涉仪的温度传感灵敏度为－17.99 nm/℃，提高了约12.32倍.
光纤传感 温度传感器 Jones矩阵 Loyt- Sagnac干涉仪 高双折射光纤 Fiber sensor Temperature Sensor Jones matrix Loyt-Sagnac interferometer High birefringence fiber
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
研究了一种结构新颖、光谱特性可精确控制的Sagnac环滤波器,此滤波器通过在传统Sagnac环 中插入两段高双折射光纤和一个偏振控制器构成。利用等效光路和传输矩阵法理论研究了该滤波器的滤 波特性。研究结果表明:固定两段高双折射光纤参数,仅通过调整偏振控制器的状态,便可精确控 制Sagnac环滤波器的滤波光谱特性。将Sagnac环滤波器用于掺铒光纤(EDF)放大自发辐射(ASE)光 源的光谱平坦滤波,通过调节偏振控制器三个波片的倾斜角度,实验获得了光谱平坦的宽带ASE激光。
激光技术 Sagnac环滤波器 放大自发辐射光源 高双折射光纤 偏振控制器 laser techniques Sagnac loop filter amplified spontaneous emission light source high birefringence fiber polarization controller
1 内蒙古大学 物理科学与技术学院,内蒙古 呼和浩特 010021
2 内蒙古广播电视大学 教务处,内蒙古 呼和浩特 010010
从高双折射光纤中含有拉曼效应和自陡峭效应的非线性薛定谔方程出发,利用快速分步傅里叶变换,模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化,分析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子俘获的影响。结果发现：当群速度失配较小时,拉曼增益增大了孤子俘获的阈值；当群速度失配较大时,拉曼增益破坏了孤子传输。自陡峭在群速度失配较大时才有明显的影响,此时快轴向慢轴发生能量转移,且当输入脉冲振幅N较大时,两脉冲彼此俘获。
非线性光纤 拉曼增益 光孤子俘获 高双折射光纤 快速分步傅里叶算法 nonlinear optics Raman gain soliton trapping high birefringence fiber fractional Fourier method
山西大学 物理电子工程学院, 山西 太原 030006
以变系数的耦合非线性薛定谔方程作为光脉冲传输的理论模型, 考虑了三阶色散、自频移效应、自陡峭效应和五阶非线性效应, 采用对称分步傅里叶方法, 数值模拟了矢量组合孤波在综合管理的双折射光纤中的传输, 研究了矢量组合孤波中相邻孤子间的相互作用, 并且讨论了在加入噪声干扰、功率微扰和相位微扰情况下矢量组合孤波的传输稳定性。模拟结果显示: 在一定条件下, 矢量组合孤波中相邻两孤子几乎不发生相互作用, 能够无畸变传输；并且在有限干扰情况下, 矢量组合孤波具有良好的传输稳定性和抗干扰性。
矢量组合孤波 高阶效应 综合管理 双折射光纤 the combined vector solitary wave the high-order effects the integrated management birefringence fiber
上海师范大学 信息与机电工程学院，上海 200234
为了得到具有全光纤结构和中心波长可调谐的光滤波器，采用3阶高双折射光纤环镜，提出了一种电磁力的悬臂调谐单元构成的新型可调谐光滤波器，对环镜传输过程和悬臂调谐单元原理进行了理论分析，通过控制悬臂调谐单元的输入电流，实现了滤波器通带的调谐。结果表明，该滤波器具有调谐灵活、输出光谱精细等特点，可应用于不同波长光波的选频输出。
光纤光学 高双折射光纤 琼斯矩阵 环镜 悬臂调谐单元 fiber optics high birefringence fiber Jones matrix loop mirror cantilever tuning unit
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
提出了一种基于波长调制的低双折射光纤拍长测试方法。测试方法采用波长调制的方式进行拍长测试，应用相位检测技术提高信号精度，采用相位补偿手段保证较高检测灵敏度。测试光路包括放大自发辐射(ASE)光源、法布里-珀罗可调谐滤波器、两个起偏器、待测光纤及相位补偿片。通过对线保偏光纤和普通单模光纤进行重复实验，对测试装置进行了实验验证。本方法结构简单，对器件性能要求不高；对光纤长度及结构无特殊要求，适用范围广；拍长测量范围达到20 m，测试误差小于1%。
光纤光学 拍长 波长调制 低双折射光纤 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030601
