作者单位
摘要
1 北京控制与电子技术研究所,北京 102300
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学郑州研究院,河南 郑州 450000
微波光子学频率测量技术利用光学结构和技术产生、操纵、传输和测量高速微波射频信号,将光子学的高带宽、高复用、低损耗与微波技术的高精细、灵活性和易调控等优势相融合,能够大幅提升现有动态频谱监测系统的性能,在电磁空间安全防护、雷达、高速通信等领域具有显著的优势和应用前景。本文概述了微波光子学频率测量技术的研究进展,对比了包括频谱分析型、功率映射型和信道型等3种微波光子学频率测量技术的测频速度、测频精度等关键指标,并论述了基于光学啁啾链瞬态受激布里渊散射效应的微波光子频率测量技术研究工作。
微波光子学 超快微波频率测量 频谱分析 功率频率映射 信道 光学啁啾链 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112003
雷艳阳 1姜桃飞 2马云宾 3夏猛 4[ ... ]董永康 1,2,4,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学卓越工程师学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学郑州研究院,河南 郑州 450018
3 国家管网集团科学技术研究院,河北 廊坊 065000
4 哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001
相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)系统通常用于振动监测中,具有响应速度快和检测灵敏度高的优势,但受相干衰落效应的影响,导致振幅较低位置提取的振动信号相位信息失真。为此,本文提出一种基于宽带声光调制的高保真Ф-OTDR传感方案,实现对振动信号相位信息的高保真提取。该方案具有调制结构简单紧凑、相位延迟控制精确、频率分量灵活可控、不牺牲响应带宽和空间分辨率等优点。在验证实验中,灵活调制脉宽为100 ns,且同时将包含三个非等间距频率的多频探测光脉冲注入2 km的传感光纤,并以幅值评估的方式对多频拍频信号进行复用。结果表明,该方案中相干衰落的概率从17.541%降低到0.045%,并实现了对模拟振动信号相位信息的高保真重构。
相位敏感光时域反射计 相干衰落效应 相位信息 多频脉冲调制 
光学学报
2024, 44(1): 0106017
作者单位
摘要
1 广东工业大学 广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
2 广东工业大学 信息工程学院,广东 广州 510006
3 中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051
4 哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
基于布里渊光时域分析(Brillouin optical time-domain analysis, BOTDA)测量技术分别研究了单模光纤、光子晶体光纤和镀金光纤在1100 ℃、1200 ℃和1000 ℃的高温传感特性,通过对石英光纤的布里渊频移(Brillouin frequency shift, BFS)跳跃现象和涂覆层燃烧现象进行研究,指出石英光纤均需要退火才能够达到热稳定状态。退火后,三种光纤的布里渊频移随温度呈非线性变化。其中,单模光纤和光子晶体光纤高温状态下涂覆层气化,二氧化硅发生晶化导致其机械强度大幅下降,因此仅能作为一次性高温传感器;镀金光纤由于金涂层具有较高的熔点和良好的气密性,高温退火后仍然能够保持良好的机械强度,因此可以作为一种重复使用的高温传感器。该研究有望为高温传感应用(如涡轮发动机内部温度监测)提供一种技术参考。
分布式光纤高温传感 布里渊光时域分析仪 光子晶体光纤 镀金光纤 distributed optical fiber high-temperature sensing Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) photonic crystal fiber (PCF) gold-coated fiber 
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220549
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学光学工程流动站和空间光学工程研究中心,黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室,测控技术与通信工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
前向受激布里渊散射(F-SBS)是光纤中重要的三阶非线性效应,是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段,成为近年研究的热点。本文通过对光纤中前向受激布里渊散射研究进展的调研和分析,整合了F-SBS的主要理论和传感原理,回顾了基于相位解调和能量转移探测的F-SBS测量手段,并重点介绍了本地光相位追溯技术、光力时域反射技术和光力时域分析技术等分布式传感技术。随着F-SBS传感器的逐渐实用化,对于F-SBS的高精度、高空间分辨力分布式测量的需求愈发显著,这将是未来光纤中前向受激布里渊散射的主要研究方向。

前向受激布里渊散射 光纤传感 光力时域分析 非线性光学 forward stimulated Brillouin scattering optical fiber sensing opto-mechanical time-domain analysis nonlinear optics 
光电工程
2022, 49(9): 220021
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心, 广西 桂林 541004
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
3 武汉理工光科有限股份公司, 湖北 武汉 430000
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
5 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
6 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
7 电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室光纤光学研究中心, 四川 成都 611731
8 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
9 香港理工大学电机工程系, 香港 999077
10 山东省光纤传感技术重点实验室, 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
11 北京知觉科技有限公司, 北京 100085
12 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004

四十多年来,我国光纤传感技术在经济发展和市场需求的牵引下快速成长。针对我国光纤传感若干典型的细分技术领域,概括性地给出了各个细分技术的发展历程、技术现状及面临的主要问题,使读者能更好地理解我国光纤传感技术发展的样貌,把握我国光纤传感技术市场需求呈指数型增长的发展趋势。

传感器 光纤传感技术 细分技术领域 指数发展规律 发展趋势 
光学学报
2022, 42(1): 0100001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学物理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
激光吸收光谱 (LAS) 技术具有定量性好和操作便捷的优势, 已成为目前最为广泛使用的激光光谱气体检测技术, 但在许多实际应用中, 传统的 LAS 在光程精确测定、多点气体检测和大动态范围检测等方面的指标仍不能满足需求。介绍了一种基于光学调频连续波 (FMCW) 技术的气体光谱检测方法, 该方法将 FMCW 技术引入到 LAS 中, 在充分利用 FMCW 精确定位能力的同时, 挖掘光学 FMCW 信号中的吸收光谱信息。详细介绍了光学 FMCW 气体光谱检测技术的基本原理, 总结了本课题组采用该技术在多通池内气体吸收光谱和光程同步测量、多点式气体检测和大动态范围气体检测三个方面的最新研究进展, 并对下一步研究工作做了展望。
光谱学 吸收光谱 气体检测 调频连续波 多点式 大动态范围 spectroscopy absorption spectroscopy gas detection frequency-modulated continuous-wave multi-point large dynamic range 
量子电子学报
2021, 38(5): 564
夏猛 1,2汤晓惠 2王颖 3张书林 3[ ... ]董永康 1,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 睿科光电技术有限公司, 辽宁 鞍山 114000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
4 哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
光纤复合架空地线(OPGW)接续杆塔与断纤的准确定位对于电力通信网络运行维护具有重要意义。目前OPGW光缆故障定位普遍采用光时域反射仪(OTDR)测量断点距离及衰减信息,由于OTDR测量结果为光纤长度,无法与杆塔明细表中记录的物理距离一一对应,且OTDR在长距离测量时受限于空间分辨率,无法实现光纤接续点、断纤与物理杆塔的准确对应,故提出一种利用多根纤芯布里渊频移跳变和引下线处布里渊频移特征实现OPGW光缆接续杆塔精准定位的方法。通过比对断纤与完好纤芯的布里渊频移,实现了光缆故障的精准定位。同时,本文提出的方法在实际OPGW线路运维工作中得到了初步应用,实现了OPGW光缆接续杆塔及故障纤芯的精准定位,为电力OPGW光缆的精细化运维提供了新的技术支撑手段。
光纤光学 接续杆塔定位 断纤分析 光纤复合架空地线 
光学学报
2021, 41(19): 1906003
作者单位
摘要
光学学报
2021, 41(13): 1306000
作者单位
摘要

近年来,特种光纤及其传感器件的快速发展,有力地推动了光纤传感技术水平迈上新台阶。光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为敏感信息的传递媒质,与传统的各类传感器相比,具有一系列独特的优点,如电绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,非侵入,灵敏度高,可绕曲,耐腐蚀,防爆,容易实现对被测信号的远距离监控等等。随着物联网的兴起和5G的大规模商用,应用于传感系统的特种光纤及器件也将蓬勃发展。

激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306000
作者单位
摘要

随着海上风力发电技术的发展,风力发电机的功率不断增大,对其桩基的承载力要求也不断提高,因此需要测试桩基的荷载性能来验证工程设计的安全可靠性。首先搭建了1 m空间分辨率的布里渊光时域反射(BOTDR)系统,在杭州湾嘉兴市海域的风电项目中,利用该系统对海上风力发电机桩基进行了水平推力加载试验。通过测量和分析不同水平荷载下桩基的应变分布和最大应变位置,得到了其形变情况和位移分布。结果表明,该桩基的水平承载力达到了预期设计的最大荷载700 kN,验证了BOTDR分布式光纤传感技术在海上风力发电机桩基检测中的有效性。

光纤光学 光纤传感器 布里渊光时域反射 海上风力发电机 桩基检测 应变 
光学学报
2021, 41(13): 1306016

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