1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 上海科技大学 物质学院，上海 201210
3 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术，它不仅提高了目标的信息获取量，还降低了背景噪声，可以捕获目标细节，检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件，该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比，并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器，可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明，其光谱分辨率为217，偏振消光比为。实验结果表明，亚波长光栅的偏振消光比大于500，透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30，在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性，可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点，器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。
光谱偏振分光器 亚波长光栅 法布里-珀罗滤光片 光谱 偏振 spectro-polarimetric filter subwavelength grating F-P filter spectra polarization
基于球面波照明时光栅的Talbot像及其与光束准直性的关系，提出一种基于莫尔条纹进行红外光束准直调整的方法，通过移动光栅，由红外面阵CCD观察并测量莫尔条纹方向的变化来调整光束准直，实现了红外光束快速便捷准直。结果表明，在光栅移动时，由于移动同一距离，0级、±1级光波的光程变化不同，条纹将呈现周期性的垂轴移动和周期性的对比度明暗变化，但条纹方向不变，条纹移动及对比度变化不影响准直精度。所提方法克服了红外光束不可见的困难，相较于传统的准直方法，实现了更简单更快速更便捷的准直校正。
红外光束 准直 光栅 Talbot效应 莫尔条纹 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0912001
1 国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司，内蒙古呼伦贝尔021000
2 武汉康普常青软件技术股份有限公司，湖北武汉430000
恶劣环境下的 OPGW 输电杆塔倾斜监测有着重要的工程意义。基于超弱反射率的光纤光栅，结合波分/空分复用提出一种酒杯型杆塔倾斜传感阵列监测技术。首先，从理论入手推导了光栅波长、应变和杆塔倾角的数学联系；然后，基于 COMSOL 有限元仿真分析了风振作用及舞动不均匀张力情况下杆塔的应力变化；最后，利用对比实验标定了倾角传感器基本参数，将其应用在内蒙古东部某 220 kV 线路酒杯型上输电杆塔上进行倾斜监测，得到初步倾斜监测结果。实际监测结果表明，所提出方法能够有效监测杆塔倾斜，弱反射光栅的应变灵敏度系数约为 1.2 pm/με，倾角传感器的灵敏度系数值为 0.051 8 nm/°，并成功得到一般情况下杆塔倾角约为 2.64°的监测结果。该方法为 OPGW 输电线路的多参数健康监测提供了技术参考，具有较强的工程应用前景。
弱反射 光纤光栅 倾斜监测 健康监测 光纤复合架空地线 weak reflection fiber Bragg grating tilt monitoring health monitoring fiber optic composite overhead ground wire
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Humanoid Sensing, Zhejiang Lab, Hangzhou 311121, China
2 ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Hangzhou 310014, China
3 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, International Research Center for Advanced Photonics, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
Miniaturized fiber-Bragg-grating (FBG) interrogators are of interest for applications in the areas where weight and size controlling is important, e.g., airplanes and aerospace or in-situ monitoring. An ultra-compact high-precision on-chip interrogator is proposed based on a tailored arrayed waveguide grating (AWG) on a silicon-on-insulator (SOI) platform. The on-chip interrogator enables continuous wavelength interrogation from 1 544 nm to 1 568 nm with the wavelength accuracy of less than 1 pm [the root-mean-square error (RMSE) is 0.73 pm] over the whole wavelength range. The chip loss is less than 5 dB. The 1 × 16 AWG is optimized to achieve a large bandwidth and a low noise level at each channel, and the FBG reflection peaks can be detected by multiple output channels of the AWG. The fabricated AWG is utilized to interrogate FBG sensors through the center of gravity (CoG) algorithm. The validation of an on-chip FBG interrogator that works with sub-picometer wavelength accuracy in a broad wavelength range shows large potential for applications in miniaturized fiber optic sensing systems.
Fiber optic sensing on-chip interrogator arrayed waveguide grating center of gravity Photonic Sensors
2024, 14(1): 240126
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化教育部重点实验室，重庆 400065
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
针对脉搏波信号采集过程中存在噪声的问题，提出了基于改进互补集成经验模态分解的脉搏波去噪算法。利用光纤布拉格光栅传感器获取脉搏波信号，首先在互补集成经验模态分解算法中加入高斯白噪声，然后利用粒子群算法优化高斯白噪声幅值，以此来消除互补集成经验模态算法分解产生的模态混叠现象，并联合小波阈值函数对其处理后的脉搏波信号进行重构。实验结果表明，所提算法能够有效降低脉搏波信号中的噪声干扰，在信噪比、均方误差两个指标上均优于对比算法，为提取脉搏波的时域特征奠定了基础。
光纤布拉格光栅 脉搏波 信号去噪 互补集成经验模态分解 粒子群优化算法 小波阈值
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用，其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器，刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗，同时设置宽脊电流限制注入结构，使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值，从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18 ℃，对腔长为2 mm、条宽为500 μm的器件进行测试，在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°，快轴发散角为29.2°，在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm，边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明，表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽，有助于实现半导体激光器的单模稳定输出，同时器件采用紫外光刻工艺，大幅降低了器件的制备难度。
激光器 半导体激光器 高阶布拉格光栅 曲线光栅 高阶横模 远场发散角
