1 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
基于未来卫星间激光干涉任务的需求，介绍了一种基于迈克耳孙光纤干涉仪稳频的1064 nm激光稳频系统，该系统采用全光纤器件，结构紧凑、体积小、可靠性强。通过拍频测试，得到该系统的频率噪声在30 mHz~1 Hz范围内小于30 Hz/Hz1/2，频率稳定度在积分时间为1 s和1000 s时分别为1.2×10-14和3×10-13。该系统的性能满足LISA任务对稳频激光的需求，有望应用于未来的空间引力波探测任务。
激光光学 稳频 光纤干涉仪 频率噪声 光学学报
2023, 43(19): 1914001
1 汕头大学理学院, 广东 汕头515063
2 东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞523808
全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点, 近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪, 并将其应用于矢量扭转测量。实验证明, 若以强度解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为 -0.225 dB/(°·m)和0.148 dB/(°·m); 若以波长解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/(°·m)和0.222 nm/(°·m)。不管采用哪种解调方法, 传感器在0~180o 范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好, 可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量, 如温度、曲率等。
全光纤干涉仪 光纤传感器 单模-多模-单模光纤结构 扭转传感器 灵敏度 all-fiber interferometer fiber-optic sensor single-multi-single mode fiber structure twist sensor sensitivity
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
提出了一种基于游标效应（VE）的极大倾角光纤光栅Sagnac干涉环折射率传感器。利用光学VE的基本原理，设计并制作自由谱宽为1.52 nm的保偏光纤Sagnac干涉仪和自由谱宽为1.36 nm的极大倾角光纤光栅Sagnac干涉结构，通过级联的方式将两个干涉光路进行叠加，得到游标光谱。实验结果表明，该传感器的游标包络特征明显，经游标放大后的折射率灵敏度达到-1286.40 nm/RIU，相比普通极大倾角光纤光栅传感器的横磁（TM）模和横电（TE）模的折射率灵敏度分别提高约8.46倍和约10.55倍，与理论计算结果吻合。传感器的输出光谱稳定，并且具有结构简单、制作方便、抗温度干扰能力较强等优点，在生化、生物医学检测等领域具有良好的应用前景。
光纤光学 极大倾角光纤光栅 Sagnac光纤干涉仪 游标效应 折射率传感器 光学学报
2022, 42(20): 2006004
1 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
2 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室，北京 100190
基于频分复用和同相/正交（I/Q）接收技术，提出了一种具有高空间分辨率的大带宽分布式光纤振动传感解调方案，并对其进行了理论分析和数值仿真研究。该分布式振动传感结构包含马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与时间门控数字光频域反射仪（TGD-OFDR），其中，MZI输出信号的相位采用零差法解调，用于检测振动信号的频率与幅度；而TGD-OFDR则是通过外差探测技术实现振动信号的定位。数值仿真结果表明，所提系统的可测振动频率上限达兆赫兹量级，4 km传感光纤上的空间分辨率可达0.5 m。该分布式振动传感系统同时具有高空间分辨率与大检测带宽的优势，在民用基础设施健康监测和石油天然气管道泄漏监测等领域具有潜在应用价值。
光纤光学 光纤传感 分布式振动传感 时间门控数字光频域反射仪 光纤干涉仪 空间分辨率 光学学报
2022, 42(19): 1906004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Zijin College, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210023, China
Real-time monitoring of wavelength is important for high-speed wavelength phase-shifting interferometry. In this paper, a wavelength sensor based on a polarization-maintaining fiber interferometer with four-quadrant demodulation was proposed. We built the wavelength sensing system with resolution better than 0.005 pm and 0.1 ms sampling interval and measured the response time of the tuned wavelength at 35 ms in the phase-shifting process of a commercial wavelength phase-shifting free-space interferometer, as well as the wavelength drift velocity of 0.01 pm per second in the hysteresis process. The optical fiber wavelength sensor with four-quadrant demodulation provides a real-time wavelength sensing scheme for high-speed wavelength phase-shifting interferometers.
optical testing wavelength phase-shifting interferometer polarization-maintaining fiber interferometer four-quadrant polarization demodulation wavelength sensing Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081201
中国电子科技集团公司 第三十四研究所，广西 桂林 541004
传输光纤受环境温度变化和振动的影响，会造成射频光频率信号相位漂移，导致时频传输精度下降。为了降低光纤相位漂移对传输系统的影响，采用基于光纤干涉仪条纹计数法的光纤稳相传输技术，进行了光纤相位漂移检测和相位补偿实验验证。实验结果表明：168 m传输光纤28 h自然相位漂移了32.3 ps，采用压电陶瓷和温控光纤协同相位补偿，相位漂移量降低到1.29 fs。
光纤稳相传输 光纤相位漂移 光纤干涉仪 条纹计数法 波分复用 optical fiber phase-stabilized transmission optical fiber phase drift optical fiber interferometer fringes counting method wavelength division multiplexing
上海大学特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地，特种光纤与先进通信 国际合作联合实验室，上海 200444
超声波在金属、陶瓷等不透明介质中具有强穿透特性，其作为感测单元的超声安全监测技术已成为一种重要的检测工具。与传统的压电超声传感器相比，光纤超声传感器具有较强的抗干扰性、复用性、高灵敏性和宽探测频带，在结构无损探测和电力安全系统等领域具有大量的应用。针对安全监测中声发射信号的特性以及探测手段，主要综述了光纤超声传感技术以及光纤超声在安全监测领域中的应用，并就光纤超声传感机理、传感方法以及传感过程中存在的问题进行深入分析，最后对本领域未来潜在的发展方向和应用价值进行讨论。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306018
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 广东工业大学信息工程学院, 广东 广州 510006
3 纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
4 广东省信息光子技术重点实验室, 广东 广州 510006
mHz~kHz甚低频1/f噪声是限制超长光纤干涉仪测量精度的主要因素,厘清干涉仪1/f噪声的产生来源和分布规律是抑制测量噪声、提升观测精度的重要前提。为此,搭建了超百米臂长、全对称、差分探测的保偏光纤马赫-曾德尔干涉仪,通过开展基于不同类型窄线宽激光器和不同长度敏感光纤的干涉仪噪声测量实验,分别确定了光源频率噪声和光纤热噪声引起的干涉仪甚低频相位噪声谱分布特性;在此基础上,开展了超长光纤干涉仪1/f相位噪声谱分布规律研究。实验结果表明:260 m光纤马赫-曾德尔干涉仪的相位噪声幅值从μrad/Hz 1/2@1 kHz量级快速上升到10 mrad/Hz 1/2@1 mHz量级,它由光源频率漂移和光纤热噪声共同决定。从而证实了在mHz~kHz频段内,超长光纤干涉仪相位噪声服从1/f1+β的谱分布规律。
光学学报
2021, 41(13): 1306007
