1 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
2 中国科学院大学, 北京 100000
针对紫外-可见光谱定标精度需求,设计了一款波段范围在185~900nm的三光栅单色仪; 为提高单色仪的波长扫描精度,降低高精度波长扫描机构在工程上的成本。建立了光栅转角误差对扫描机构波长精度的影响模型,设计了基于高精度编码器的转角误差补偿装置,通过软件不同参数设置和算法设计的补偿算法,实现了波长扫描机构的精度校正; 实验结果表明,通过参数算法补偿后,扫描机构的波长准确性精度和波长重复性精度在工作波段范围内有所提高,不同波长下其精度的提高程度不同,其中,波长准确性精度提高比范围为20.8~35.2%,波长重复性精度提高比范围为61.5~95.2%。实验结果验证了误差补偿装置及补偿算法的有效性,提高了波长扫描机构的精度,降低了高精度波长扫描机构在工程应用上的成本。
单色仪 波长扫描机构 高精度编码器 补偿算法 monochromator wavelength scanning mechanism high precision encoder compensation algorithm
针对复杂电磁环境下风洞实验中绕流阻力测量和飞行器空速监测的需求,利用自主研制的基于白光干涉测量技术的压差式光纤气流传感系统开展了相关实验研究。该系统由压差式光纤气流传感探头和小型化白光干涉测量传感解调仪组成,可以实现同步高速、高精度的压差测量。传感探头可实现单通道的压差传感,通过获取待测对象表面受压与流场中静压之间的压差来进行阻力探测,或与皮托管耦合进行流速测量。传感解调仪主要由波长扫描激光器、现场可编程门阵列控制与采集模块、光电探测器组成。该系统对风洞实验中以圆柱绕流阻力为代表的经典绕流模型进行了测量与分析,所得结果和标准多通道电子压力测量仪的结果相近。该光纤传感系统仅利用光纤来感知和传输信号,可有效对抗电磁干扰,为强电磁干扰环境下利用光学方法对空气流场绕流阻力进行精确分析提供一种新的选择,在未来空气动力学研究和飞行器监测领域具有潜在的应用价值。
光学学报
2021, 41(13): 1306022
低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心，利用热敏电阻采样激光工作温度，并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节，使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率，并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制，使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明，该电路能够长时间可靠地工作，激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm，且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。
半导体激光器 驱动电路 温度调谐 波长扫描 半导体制冷器 semiconductor laser driving circuit thermal tuning wavelength scanning thermoelectric cooler
1 中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 310023
2 杭州应用声学研究所声呐技术重点实验室, 浙江 杭州 310023
提出了一种波长扫描与时分复用相结合的光纤光栅阵列波长解调系统,通过对波长扫描光信号的脉冲调制,实现了对树状拓扑结构式大容量光纤光栅阵列的波长解调。搭建了光纤光栅阵列波长解调系统,验证了其对高复用度光纤光栅阵列的波长解调能力,测试了光纤光栅阵列波长解调性能。结果表明,该系统实现了传感器阵列各阵段光纤光栅的波长识别与解调,波长测量精度为2.5 pm,短时间内测量波动在±2 pm之间。
光纤光学 时分复用 波分复用 波长解调 波长扫描 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 030604
研制了一种宽波长范围窄线宽波长连续可调的光纤激光器，激光器基于环形腔结构，采用980nm的半导体激光器作为泵浦源，掺铒光纤作为增益介质，使用一段未泵浦的保偏掺铒光纤作为饱和吸收体压窄线宽。使用光纤法布里-珀罗滤波器作为选频器件，通过调节光纤其驱动电压实现光纤激光器的波长扫描。利用激光器的相干长度与干涉仪干涉条纹的关系动态测量激光器的光谱线宽，最终得到了扫描范围为1515.1～1588.6nm，线宽小于0.025nm的波长连续可调的光谱输出。
光纤激光器 波长扫描 F-P滤波器 窄线宽 fiber laser wavelength scanning F-P filter narrow linewidth
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 一汽轿车股份有限公司, 吉林 长春 130000
为了满足太阳光谱在170~380 nm波段的精确观测需求, 设计了波长重复性精度优于±002 nm的紫外双光栅光谱仪。波长扫描机构是双光栅光谱仪的关键组件, 根据凹面光栅色散原理, 将光学设计指标转换为波长扫描机构设计的输入参数, 分析了影响光谱仪波长重复性精度的误差源。根据分析结果得知, 丝杠的重复定位误差是影响波长重复性的主要误差源。选用重复定位精度为±2 μm的丝杠设计了波长扫描机构, 并对光谱仪整机进行了设计。以汞灯光源对光谱仪的波长重复性指标进行了验证实验。实验结果表明, 设计的光谱仪波长重复性介于-0005~+0007 nm之间, 满足波长重复性优于±002 nm的指标要求。
双光栅光谱仪 波长扫描机构 波长重复性 凹面光栅 误差分析 double grating spectrometer wavelength scanning mechanism wavelength repeatability concave grating error analysis
中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 310023
提出了一种以可调谐滤波器实现波长扫描、以标准具实现波长标定的有源光纤光栅传感器波长解调方法，并搭建了相应的解调系统。对所提出的解调方法的可行性及解调系统的测量精度与稳定性进行了实验验证。结果表明,该方法可以准确地测量有源光纤光栅的光波长；解调系统在1533~1550 nm波长范围内的解调精度高于6 pm，测量波动范围在±5.7 pm之间。
传感器 光纤传感器 有源光纤光栅 波长解调 波长扫描 中国激光
2016, 43(10): 1010002
1 国网江西省电力公司赣州供电分公司, 江西 赣州 341000
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
设计实现了一种编程波长扫描宽调谐掺铒光纤激光器,波长扫描调谐范围超 过51 nm (1516.83～1568.31 nm), 调谐步长最小可达0.01 nm,通过编程控制波长重复扫描调谐。 将该激光器应用于光纤光栅组成准分布式温度传感系统,初步实验实现了对16路共48个 点的实时温度监测。由于激光器输出功率较高,传感距离可以很长。激光器输出功 率20 dBm、探测器灵敏度－20 dBm时,该温度传感系统覆盖的传感范围远超过方圆50 km以上, 在智能电网传感系统中有重要的应用前景。
纤维与波导光学 光纤激光器 光纤光栅传感 波长扫描 fiber and waveguide optics fiber laser fiber Bragg grating sensor wavelength scanning
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
3 宜宾学院实验与教学资源管理中心, 四川 宜宾 644000
基于差分吸收法,研究了一种光纤瓦斯传感系统.采用双波长参考测量法,选取输出波长为1 551 nm的分布式反馈半导体激光器作为参考光源,输出波长为1 653 nm的激光器作为甲烷气体的吸收峰处光源,通过改变甲烷气体吸收峰处激光器的输出波长,使其扫描到甲烷气体的吸收峰,通过比较吸收峰处和没有吸收峰处的光功率,测得甲烷气体浓度的分辨率达到0.038%.实验结果表明该系统的分辨率高、稳定性好、抗干扰能力强,可用于对煤矿瓦斯气体的检测.
甲烷 光纤传感 差分吸收 波长扫描 Methane Fiber optic sensors Differential absorption Wavelength scanning
研制了一种基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器。该激光器采用环形腔结构, 以高增益掺Er3+光纤(Er30-4/125)作为增益介质, 以保偏掺Er3+光纤(EDF08-PM)作为可饱和吸收体抑制跳模, 同时结合F-P滤波器选频, 获得了单频窄线宽的激光输出。通过线性调节F-P滤波器的驱动电压, 实现了对激光器波长的线性扫描。在两只975nm单模激光器的双向泵浦下, 实验中测得激光器阈值为15mW, 最大输出功率为24.3mW, 3dB线宽约为5.2kHz。当F-P滤波器在6.1~10.2V的线性电压驱动下, 激光器波长的线性扫描范围为1542.404~1558.836nm。
线性波长扫描 窄线宽 光纤激光器 可调F-P滤波器 linear wavelength-scanning narrow linewidth fiber laser tunable F-P cavity filter
