1 燕山大学理学院，河北 秦皇岛 066004
2 洛阳理工学院计算机与信息工程学院，河南 洛阳 471000
提出一种基于Sagnac干涉原理的光纤传感器，并将其用于温度和应变的环境检测。实验中，选用乙醇溶液填充前后的保偏光子晶体光纤（PM-PCF）作为传感单元。首先，将未填充乙醇溶液的PM-PCF熔接到Sagnac干涉环路中，依靠PM-PCF基底材料的光热效应和光弹性效应，分别在26~50 ℃温度范围内和0~900 μ?应变范围内，实现了-1.72 nm/℃的温度传感灵敏度和35.35 pm/μ?的应变灵敏度。然后，利用氮气加压装置，将乙醇溶液填充到PM-PCF包层空气孔内。这是利用功能材料的外场调谐作用来增强Sagnac干涉仪的传感性能。填充乙醇溶液后，该传感器的温度灵敏度达到-2.66 nm/℃，约为原始PM-PCF温度灵敏度的1.55倍。所提出的用于温度和应变测量的Sagnac干涉传感器结构较为简单，具有良好的迟滞性，对提升光纤传感灵敏度具有一定的借鉴意义。
光纤光学 Sagnac干涉 保偏光子晶体光纤 温度传感 应变传感 光学学报
2023, 43(10): 1006005
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
提出了一种基于混合Sagnac干涉仪的光纤耦合器耦合相移检测技术，其中混合Sagnac干涉仪由待测单模光纤耦合器和保偏光纤组成。基于混合Sagnac干涉仪互易端口和非互易端口输出干涉光谱的谷值波长特征，推导出单模光纤耦合器耦合相移检测方程并进行了测试误差分析。搭建了实验系统，实现了固定分光比3×3单模耦合器以及不同分光比2×2单模耦合器耦合相移的高精度检测，并首次实现了不同温度条件下2×2单模耦合器的耦合相移变化特性测量，实验结果与理论估计一致。理论分析和实验研究结果表明，所提检测方法实施方便、检测精度高，适应性强，为光纤耦合器耦合相移的定量精确测试和分析提供了有效手段。
光纤光学 单模光纤耦合器 耦合相移 Sagnac干涉仪
1 北京电子科技职业学院 机电工程学院，北京 100176
2 北京邮电大学 理学院，北京 100876
针对验证光半波损失问题，文章提出了一种验证光半波损失的方案并进行了详细的理论推导和实验验证。该方案采用琼斯矩阵进行计算，分析了光场量子态的变化，计算了光在通过两种Sagnac干涉环后的出射情况，进而得到相位的π变化方案。该方案实验装置借助了由X型耦合器组成的Sagnac干涉环和附加偏振分束器与法拉第旋转镜组成的改进型Sagnac干涉环。实验结果表明，该方案结构简单，现象结果明显，得到的干涉对比度均达99%以上。
半波损失 Sagnac干涉环 琼斯矩阵 偏振分束器 法拉第旋转镜 half-wave loss Sagnac interferometer Jones matrix polarization beam splinter Faraday mirror
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林541004
2 桂林聚联科技有限公司, 广西 桂林541004
针对光缆经常遭到工程施工破坏的问题, 提出了一种低成本的监测光缆线路沿线工程施工情况的振动预警定位系统, 采用多个基于单轴Sagnac干涉仪的振动预警模块实时监测多个光缆的振动情况, 通过相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)模块确定振动点的位置。实验表明该系统成本低、预警效果好。
单轴Sagnac干涉仪 光开关选通 相位敏感光时域反射仪模块 后向瑞利散射 选定时间窗口取样 single axis Sagnac interferometer optical switch on Φ-optical time-domain reflectometer module backward Rayle-igh scattering selected time window sampling
1 暨南大学信息科学技术学院, 广东 广州 510632
2 内蒙古医科大学附属医院, 内蒙古 呼和浩特 010110
提出一种复合结构应变传感器,该结构将高灵敏度光纤法布里-珀罗干涉仪(FPI)内置于光纤Sagnac干涉仪(FSI)中。利用FPI光谱与定标的FSI光谱叠加产生的游标效应实现了FPI应变传感器灵敏度的大幅度提升。理论计算结果表明,复合结构传感器的灵敏度可以通过两套干涉谱的相对自由光谱区的差来调控。实验结果表明,复合结构传感器的灵敏度相对于单个FPI应变传感器提升了19.7倍,达到65.1 pm·με-1。复合结构传感器在需要高灵敏度测量以及精确测量的场景中具有重要作用。
光纤光学 光纤传感器 游标效应 Sagnac干涉仪 法布里-珀罗干涉仪 应变传感器
1 广西师范大学物理科学与技术学院, 广西 桂林 541004
2 暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
提出了一种基于单模-保偏-单模(SPS)结构的高灵敏度曲率光纤传感器,该传感器将保偏光纤(PMF)的两端熔接在两段单模光纤之间。研究了传感器的曲率传感性能,以及保偏光纤的长度对传感器曲率灵敏度的影响。结果表明,随着曲率的增大,传感器输出光谱出现明显红移现象;保偏光纤长度对传感器的曲率灵敏度有重要的影响,当保偏光纤长度为11 cm,曲率为0.43~1.37 m
-1时,获得最大灵敏度为59.849 nm/m
-1的传感器。与其他光纤结构的传感器相比,该传感器具有结构简单、易于制造、灵敏度高等优点,可用于结构健康监测传感领域。
光纤光学 曲率测量 单模-保偏-单模结构 Sagnac干涉仪 激光与光电子学进展
2019, 56(8): 080601
1 中国科学技术大学电子工程与信息科学系, 安徽合肥 230027
2 中国科学院电磁空间信息重点实验室, 安徽合肥 230027
实验研究了光轨道角动量(OAM)光束的短距离自由空间传输特性。在实验装置中使用数字微镜器件(DMD)产生 OAM光束, 传输距离为室内 0～50 m。在接收端使用空间光束模场分析仪测量传输后的 OAM光束光强分布, 实验研究了不同传输距离下 OAM光束的模场展宽效应, 并通过干涉法研究了传输对 OAM光束相位分布特性的影响。在接收端使用一个单路 Sagnac干涉仪对传输后 OAM光束的各阶模式进行分离检测, 实验研究了不同距离下传输导致的 OAM光束能量从产生的模式向临近各阶模式的迁移再分配。使用局部加热的方法模拟较强的大气湍流扰动, 实验研究了较强湍流对 OAM光束模式特性的影响。实验结果表明, 在湍流扰动下, OAM光束的拓扑荷值越大传输后模式纯度的劣化越严重。
光轨道角动量 自由空间传输 数字微镜器件 Sagnac干涉仪 optical orbital angular momentum free-space transmission digital micromirror device Sagnac interfe- rometer
1 长春理工大学 光电信息学院 电子工程分院，吉林 长春130114
2 长春理工大学 光电信息学院，吉林 长春130114
3 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
为了实现2.1 μm波段光纤激光器输出多波长激光，设计了一种基于光纤Sagnac干涉仪的可调谐多波长掺钬光纤激光器。采用1.9 μm波段掺铥光纤激光器泵浦一段长3 m的掺钬石英光纤，获得2.1 μm波段的光放大；环形腔中，由保偏光纤和偏振控制器构成的光纤Sagnac干涉仪，实现2.1 μm波段周期滤波，获得了2.1 μm波段多波长激光，输出功率1 mW~15 mW可调谐，最多可观测到6个波长的激光输出。通过调节环形腔内偏振控制器，能够实现2.1 μm波段1~6个波长的调谐。
光纤激光器 掺钬光纤(HDF) 掺铥光纤激光器 Sagnac干涉仪 多波长 fiber laser holmium-doped fiber(HDF) thulium-doped fiber laser Sagnac interferometer multi-wavelength
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
3 燕山大学理学院河北省微结构材料物理重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
4 中国电子工程设计院有限公司, 北京 100142
基于1/4波片相位延迟功能,结合起偏器与法拉第旋光器,提出了一种集起偏与相位偏置功能于一体的用于Sagnac环路中的非互易相位调制器设计方案。所提结构从根本上消除了延迟线圈对系统灵敏度的影响,降低了系统复杂度,减小了体积。实验测得该相位调制器的相对插入损耗为3.6 dB,相位偏置角度为89.9605°,实验结果能够很好地与理论分析结果吻合。提出了变比误差自补偿技术,分析得到:当温度在-40~40 ℃范围内变化时,不同制作工艺下系统的最低变比误差不超过±0.02%。
光纤光学 光纤电流互感器 温度补偿 Sagnac干涉仪 相位调制器
