1 空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
2 装备发展部某中心，北京 100034
针对动态卫星光网络中的波长资源紧缺问题，研究了其波长数与网络物理连通度的关系，提出了一种基于时空冲突图的波长资源特性分析方法。利用随机生成网络拓扑连接的方式，将卫星光网络的动态拓扑离散为空间和时间冲突图，分别表示网络的物理连通度和有效窗口。基于时空冲突图理论，建立空间冲突避免的路径选择概率和时间存储的有效窗口业务概率，两者相乘得到时空冲突概率，进而计算网络所需波长数。研究结果表明，波长需求与网络物理连通度、链路最大跳数和转发器数目有着密切关系，在业务重叠因子较大的情况下应该给卫星光网络分配更多的波长资源。
光纤光学与光通信 卫星光网络 波长资源 时空冲突图 物理连通度 网络连通度 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906002
设计了一种基于D形光子晶体光纤（PCF）的新型等离激元传感器，用于检测低折射率的微小变化，并通过有限元法（FEM）对其性能进行了数值分析。与传统D形PCF不同，本文提出在D形光纤截面处刻蚀C型凹槽通道，并涂覆Au层来激发等离激元。C形凹槽通道的设计可以增强纤芯的能量泄露以及光纤芯模和等离子体模的耦合强度。在Au层上方增覆一层TiO2介电层，可以增强对金属层的保护和提高传感器的灵敏度，将PCF表面等离谐振（PCF-SPR）传感器的工作波长范围扩展到红外区域，仿真结果得到的最大灵敏度为24236 nm/RIU。该传感器可以有效监测低折射率的微小变化，对于生物医学和有机检测及相关应用具有潜在的价值。
光纤光学与光通信 光子晶体光纤 等离激元 低折射率检测 高灵敏性 限制损耗 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706006
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
提出了一种基于夹层多模光纤干涉计的可穿戴式呼吸传感器。该传感单元是将一段长度为1~3 mm的渐变型多模光纤（GIMMF）夹在两段长度为1 mm的阶跃型多模光纤（SIMMF）之间制作而成的，由于二者芯径不匹配，故会构成光纤马赫-曾德尔干涉光路，其干涉峰的强度对微弯曲非常敏感，在0~2.36 m-1曲率范围内最大灵敏度可达-74.03 dB/m-1。基于此，将该夹层多模光纤干涉计集成到弹性腰带上并固定在人的腹部，通过监测该传感器透射谱中特征峰的强度变化可实时准确地获取呼吸信号。实验结果表明，该传感器可以区分不同类型的呼吸状况，且具有普遍适用性。
光纤光学 夹层多模光纤干涉计 呼吸传感 曲率 弹性腰带
1 桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004
2 广西智慧结构材料工程研究中心，广西 桂林 541004
3 广西柳州钢铁集团，广西 柳州 545000
碳纤维增强复合材料（CFRP）拉索强度高、重量轻且耐久性好，但长期处于潮湿服役环境下其锚固结构的可靠性存疑。为此对CFRP拉索进行了应力幅为200 MPa、应力上限为0.65极限强度的200万次疲劳循环试验，并令较低端的锚具放置于水环境中，在拉索两端内嵌光纤光栅测量轴向应变变化。结果表明：在循环荷载作用下，CFRP筋与锚固填料间产生微裂缝，锚具内部发生了应力重分布；水浸作用加快了锚具内的应力重分布，其规律分为两个阶段：第一阶段速率较大，主要集中在前50万次循环；第二阶段为50万次至200万次的循环，应力重分布逐渐平稳。研究的CFRP拉索安全通过了疲劳试验，但剩余强度降低了17%，说明水环境对CFRP拉索锚固结构耐久性造成的影响不可忽视。
光纤光学与光通信 碳纤维拉索锚固结构 水环境 疲劳性能 应力重分布 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2306001
华北电力大学 电力物联网技术河北重点实验室，河北 保定 071003
提出了一种基于无芯-少模-无芯光纤结构的温度传感器，对传感器进行了理论分析和实验研究。该传感器将无芯光纤(coreless fiber, CLF)与少模光纤(few-mode fiber, FMF)同轴熔接，构建无芯-少模-无芯的光纤结构，结构两端熔接单模（single mode fiber, SMF）光纤作为输入输出光纤，第1段无芯光纤与单模光纤的模式失配起到激发高阶模的作用，少模光纤中的LP01与LP11两种模式沿少模光纤纤芯传输，在第2段无芯光纤的作用下LP01与LP11两种模式重新耦合回单模光纤，LP01与LP11两种模式发生干涉，形成干涉光谱。当外界温度变化时，两种模式的光程差发生变化，干涉光谱的干涉波谷发生漂移，选取2个不同的干涉波谷作为特征波长，进行实验分析。实验结果表明：波长在1 550 nm和1 534 nm附近的干涉谷均发生红移，相应的温度灵敏度分别为68 pm/℃和44.5 pm/℃。该传感结构制作简单、灵敏度高，有很好的应用前景。
光纤光学 无芯光纤 少模光纤 温度测量 optical fiber optics coreless fiber few-mode fiber temperature measurement
1 南昌航空大学 江西省光电检测技术工程实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 无损检测与光电传感技术及应用国家地方联合工程实验室，江西 南昌 330063
可调谐激光器在光纤传感和光纤通信中有着广泛的应用，引起了人们的广泛重视。设计并搭建了基于FFP-TF2滤波器的可调谐激光器系统。通过FPGA设计的基于DDS (direct digital frequency synthesis)函数信号发生器与模拟放大电路结合产生的驱动电压，调节FFP-TF2腔长的变化，进而改变激光器的输出波长。该系统可以实现对FFP-TF2单点电压和扫描电压的驱动，从而激光器可以输出单波长激光和多波长扫描激光，在激光器输出波长1 532 nm~1 568 nm范围内，可以调节单波长输出，也可以调节多波长扫描范围，且两种模式可以切换使用。实验结果表明，激光器输出3 dB线宽基本保持在0.01 nm左右，激光器输出中心波长与驱动电压线性拟合度为99.934%，灵敏度为3.915 nm/V，而FFP-TF2输出中心波长与驱动电压线性拟合度为99.986%，灵敏度为4.021 nm/V，激光器输出中心波长相对FFP-TF2的误差为2.6%，说明该激光器系统输出波长具有线宽窄、稳定性好、灵活性高等优点。
光纤光学 FFP-TF2 可调谐 FPGA DDS optical fiber optics FFP-TF2 tunable FPGA DDS
桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004
建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型，对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析，分别计算其弯曲损耗，有效模场面积和连接损耗；选取芯层到下陷层距离b，下陷层宽度c，下陷层深度Δt，空气孔孔径r为设计变量，以弯曲损耗和连接损耗最小为目标，利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明：优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 8×10-4 dB/m；有效模场面积从94.741 μm2减小到82.37 μm2；连接损耗由0.174 3 dB减小到5.805×10-4 dB。与标准单模光纤对比发现，新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下，有效模场面积从209.21 μm2减小到82.3 μm2，连接损耗从7.535 8 dB减小到5.805×10-4 dB，大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下，也能保证系统的传输质量。
光纤光学 光纤弯曲性能 灰度关联分析法 弯曲损耗 连接损耗 optical fiber optics fiber bending performance gray relational analysis method bending loss splice loss 红外与激光工程
2019, 48(9): 0918006
