1 解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 中国人民解放军96175部队, 安徽 黄山 245600
基于光纤光栅偏振效应的磁场测量系统中, 偏振相关损耗受到光纤光栅结构的影响。以磁场测量的原理为基础, 分析光纤光栅透射谱与系统测量范围和灵敏度之间的关系, 光纤光栅透射谱的斜边带宽和斜率大小分别反映了磁场的测量范围和灵敏度。通过对均匀光栅、相移光栅和对数三角形等光栅结构磁场测量性能的仿真比较, 发现对数三角形光纤光栅具有较宽的偏振相关损耗峰值带宽, 能够有效提高测量系统的实时性。利用重构等效啁啾技术设计制作对数三角形光纤光栅进行实验分析, 实验结果与理论仿真基本吻合, 为测量系统中光纤光栅的选择提供了参考。
磁场测量 偏振相关损耗 对数三角形光栅 测量范围 灵敏度
解放军理工大学通信工程学院， 江苏 南京 210007
从原理上分析了光栅透射谱对偏振相关损耗测量的灵敏度、测量范围和检测难易度等多个性能指标的影响机理，并利用传输矩阵法对各种光栅结构的传感性能进行了比较分析。为了降低检测误差，利用分立层剥重构算法分析了透射功率谱为级联三角形的光栅结构。为基于光栅偏振特性的传感测量中光栅结构的选择提供了参考。
光栅 光栅传感 透射谱 偏振相关特性 分立层剥算法 激光与光电子学进展
2010, 47(11): 112801
1 解放军理工大学 通信工程学院,江苏 南京 210007
2 中国人民解放军96175部队,安徽 黄山 245600
由法拉第效应原理,通过测量磁场引起光纤布拉格光栅(FBG)的偏振相关损耗(PDL),可以测得磁感应强度大小。FBG中线双折射的存在,同样改变了光的偏振特性,仿真并实验验证了FBG固有偏振相关损耗的特点。利用琼斯矩阵法理论推导了FBG在既有双折射又有磁场影响时,输入线偏振光偏振态的变化规律。通过对偏振相关损耗与线偏振光起偏角和双折射大小的仿真分析可知,不同起偏角的线偏光对线双折射的敏感度不同。在线双折射的影响下,偏振相关损耗峰值随起偏角大小呈周期性变化,对磁场测量的灵敏度产生影响,而与磁感应强度的线性关系并未发生变化。
光纤光学 磁场测量 光纤布拉格光栅 偏振相关损耗 线双折射 偏振态 激光与光电子学进展
2010, 47(9): 090602
解放军理工大学 通信工程学院光纤通信实验室,江苏 南京 210007
对基于差分群时延的磁场测量方法中光纤布拉格光栅(FBG)结构的影响进行了分析。利用耦合模理论和传输矩阵法仿真,分析了均匀FBG的长度和折射率调制系数对传感系统测量范围和灵敏度的影响。同时改变FBG制作结构,研究了啁啾光栅、相移光栅和切趾光栅的差分群时延性能。并对各种光栅结构的差分群时延峰值大小进行了理论和实验比较。对均匀光栅和相移光栅的实验比较测量表明,采用相移光栅结构可以明显提高传感测量系统的灵敏度,实验数据和理论吻合较好。
传感器 光纤布拉格光栅 差分群时延 灵敏度 相移光栅
解放军理工大学 通信工程学院,江苏 南京 210007
通过相移光栅的偏振相关损耗(PDL)进行磁场测量是一种较为新颖的磁场测量方法,可用于对脉冲交变强磁场的测量。交叉敏感问题是光纤光栅传感中的关键问题。忽略光栅固有双折射,利用传输矩阵法对磁场传感原理进行了推导与仿真,理论分析了温度、轴向应力和压力等对相移光栅透射窗口的影响,并对相应的PDL峰值变化进行了数值仿真。理论和实验表明,透射窗口峰值的波长随温度和轴向应力呈线性变化,PDL谱线发生横向平移,磁场传感系统不受影响。压力的变化改变了光栅的折射率分布,产生应力双折射,PDL谱线发生不规则变化,对磁场测量结果产生严重影响。
磁场测量 相移光栅 偏振相关损耗 交叉敏感
中国人民解放军理工大学通信工程学院,江苏 南京 210007
应用传输矩阵法,对相移光栅的磁场传感机理进行了理论推导和仿真验证,分析了相移光栅的相移大小、相移位置以及光栅长度对磁场传感系统性能的影响。仿真结果表明,相移光栅阻带中透射窗口的带宽和透射率直接影响了磁场的测量结果,并与传统光纤布拉格光栅(FBG)测量方案进行了比较。仿真和实验表明,具有窄带宽高透射率透射窗口的相移光栅能够显著提高磁场传感系统的精度和灵敏度。
传感器 相移光栅 偏振相关损耗 法拉第效应 透射窗口
1 解放军理工大学 通信工程学院光纤通信实验室,江苏 南京 210007
2 济南军区72556部队13分队,山东 济南 250000
提出了利用光纤光栅的偏振相关损耗(PDL)直接测量磁场的方法。利用耦合模理论进行了理论仿真,验证了在一定的测量范围内PDL峰值随外加磁场单调递增的关系。分析了光栅长度和折射率调制系数对磁场传感器测量范围和灵敏度的影响。利用相位掩模方法制作光纤布拉格光栅(FBG)进行实验测量,实验数据和理论吻合较好。同时对此方案的温度、轴向应力不敏感性进行了分析和实验验证,证明了温度和轴向应力不会对偏振特性产生影响,此方法可明显改善交叉敏感问题。
测量 磁场测量 传感器 光纤光栅 偏振相关损耗 交叉敏感
