由于环境干扰等问题造成振动光纤的漏报和误报是限制光纤应用推广的重要原因。如何提取能准确反映振动信号类型和强度的特征是降低系统误报率的关键。研究了基于马赫-泽德干涉原理的光纤传感器振动信号时域和频域的特征提取方法, 分析了常见振动源时频特征参数变化的规律, 并通过实验确定了常见振动源特征参数的阈值。实验表明, 通过对振动信号时频特征参数设定多重阈值可以准确识别振动信号的类型, 验证了文中特征参数提取方法的有效性和可靠性。

基于激光干涉原理，建立了基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤分布式扰动传感器多点同时扰动的信号模型.在此基础上，通过数值模拟研究了多点同时扰动对传感器定位准确度的影响，明确了多个扰动信号同时作用时扰动的幅值比和位置差不同情况下传感器的定位准确度.仿真结果表明：当多点同时扰动的信号幅度差别大于等于20倍时，可以给出较强扰动的定位信息；当多点同时扰动的空间距离小于等于100 m时，可以近似看成单点扰动.在光路中增加偏振分束器来抑制偏振衰落的影响，并采用信号发生器对实验光路中的两个压电换能器同时施加正弦信号来模拟扰动进行实验.实验结果表明：在5 km和10 km的位置同时施加扰动，当两个扰动的幅值比大于等于20时，距离较强扰动点的最大定位误差的最大值为200 m；在5 km和5.05 km位置同时施加幅值比为1的扰动，距离5 km位置的最大定位误差为200 m，验证了仿真结果的正确性.该研究为多点同时扰动条件下光纤分布式扰动传感器定位准确度的提高和误报率的降低提供了理论指导.

针对分布式光纤在周界安防系统中信号种类, 即不同的环境下产生的噪声信号干扰和常见的入侵产生的信号。本文基于全光纤马赫—泽德干涉仪的分布式光纤传感模型, 提出了一种识别常见的越境信号和消除环境噪声干扰信号的方法, 实现了在去除环境干扰的情况下, 用 BP神经网络对多种入侵信号识别。实验结果证明, 该方法能够有效的区分越境信号和不同环境状态产生的噪声信号, 极大的提高了整个系统的识别率, 降低了其虚警率。

提出并实验验证了一种基于马赫泽德干涉仪(MZI)的高灵敏度光纤折射率(RI)传感器。传感头由一段单模光纤(SMF)夹熔在两段较短的细芯光纤(TCF)中组成TCF-SMF-TCF结构，其总长度为9 mm。由于光纤纤芯失配导致的纤芯模和包层模发生干涉，干涉谱对传感头外部折射率的响应极其敏感。使用该传感器检测具有不同折射率的甘油水溶液，实验结果显示：传感器干涉谱的共振波长随环境折射率的增大向长波方向漂移，其折射率灵敏度在1.33 RIU～1.38 RIU范围内约为159 nm/RIU。该传感器具有结构简单、易于制造、成本较低、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点，在生物化学与环境监测等领域具有较大的应用潜力。

在分布式光纤周界安防系统中, 对距离较长、背景环境复杂的边境进行检测时, 系统根据光缆沿线发生的事件进行识别。为了区分各种引起光缆振动的激励, 本文根据入侵信号与环境引起的振动信号在小波尺度上方差幅值的分布特征, 利用小波多尺度分析理论构造了由各尺度下的方差组成的特征向量, 提出了根据方差特征向量的不同来识别各种振动信号的“尺度－方差”信号的方法。在实验系统中, 光缆总长度为 56 km, 光源的功率为 300 μW, 工作波长为 1 550 nm。实验结果表明, 此方法可以有效区分入侵信号、环境噪声和人为活动引起的非入侵事件, 提高了系统的检测概率和降低系统的虚警率。

针对光纤分布式扰动传感器长距离应用定位误差增大的问题, 研究了传感器长距离光纤中的瑞利散射和受激布里渊散射的光谱特性及其对系统定位精度的影响。 建立了长距离光纤中瑞利和受激布里渊散射的数学模型, 通过仿真研究发现散射光波的杂波干涉和强度噪声会严重降低干涉仪的光学信噪比, 从而导致定位误差。 通过实验验证了仿真结果的正确性。 研究结论可以为提高长距离应用定位精度提供理论指导。

A new micro-vibration sensor based on single-mode fiber ring laser is put forward. The Mach-Zehnder interferometric (MZI) detection technique is presented for interrogating laser frequency shift due to the measurand (piezoelectric transducer (PZT) is used to simulate the micro-vibration) induced laser cavity strain from both single- and multi-mode lasers. In the experiment, compared with multi-mode laser sensors, the single-mode laser sensor is proved to be a sensor with high resolution. When the PZT is driven by the analog signal (0.03 rad near 2 kHz), the signal-to-noise ratio (SNR) of output signal from the single-mode laser sensor is close to 55 dB and the sensitivity of the sensor is about 5\times10^{-5} rad/Hz^{1/2}.

研制了一种基于光纤型马赫-泽德干涉仪的全光码型转换器.通过对工作温度的控制,实现了NRZ码到PRZ码的转换.分析了实现NRZ到PRZ码型的转换原理,讨论了干涉仪的结构设计.在10 Gb/s和20 Gb/s的码型转换实验中,得到较好的PRZ信号眼图.光谱分析表明,转换后的PRZ码包含了丰富的时钟分量,达到了理想的转换结果.结果表明,这种简单的光纤型非对称马赫-泽德干涉仪可以实现NRZ到PRZ的转换,并可以保持输出结果的稳定性.

提出一种基于取样长周期光纤光栅制作的多通道带阻滤波器,采用不同的分析方法对其传输特性进行了较详细的分析,分别给出光栅参数与其透射特性和时延特性之间的关系,并得到具有一致性的结果,由此得出的结论对器件的优化设计具有实际指导意义.

简要介绍了Interleaver的原理和应用.在推导、比较马赫-泽德干涉仪型和双折射晶体型Interleaver的传输矩阵的基础上,提出并分析了用傅立叶光学展宽Interleaver带宽的方法.