1 南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 211106
2 南方科技大学电子与电气工程系，广东 深圳 518055
3 高速载运设施的无损检测监控技术工信部重点实验室，江苏 南京 211106
4 鹏城实验室，广东 深圳 518055
5 智能光传感与调控技术教育部重点实验室，江苏 南京 210023
针对光频域反射（OFDR）分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中，参考光谱与测量光谱间的相似度（SD）退化及由此造成的鲁棒性下降的问题，本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型，发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差（PoD）。基于对PoD的统计学分析，建立了参考和测量光谱间SD的评价体系，并提出一种基于卡尔曼预测和局部寻优的传感单元随机PoD补偿方法，实现了参考和测量光谱位置的高效、精准匹配。本文所提方法能够在50 m的传感光纤上以5 mm的空间分辨率实现大量程传感（最高温度~450 ℃，最大应变~10000 με），且兼顾高鲁棒性和高速度（计算量可降低到原来的5.8%~28.6%）。这些优点使该方法能够广泛应用于现有的光频域反射分布式光纤传感系统。
光纤传感器 分布式传感 光频域反射计 卡尔曼预测
1 中国电子科技集团公司 第五十四研究所, 石家庄050081
2 上海大学 通信与信息工程学院, 上海200444
为提高对外界振动信号的探测灵敏度, 设计了一种基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)和3D打印传感器相结合的系统, 该系统中的传感器由光纤缠绕在圆柱形弹性体组成, 其圆柱形弹性体由3D打印的柔性材料制备。通过对100 m处20 kHz信号的探测, 证明了集成弹性体的3D打印传感器对高频振动信号的探测具有增敏效果, 解调出的信号频谱的幅度提升了8倍。
相敏光时域反射仪 3D打印 振动探测 光纤传感 弹性体 Φ-phase sensitive optical time domain reflectomet 3D printing sensor vibration detection fiber sensing elastomer
1 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
2 鞍山师范学院高等职业技术学院, 辽宁 鞍山 114008
提出一种基于非本征法布里-珀罗腔的新型光纤声发射传感器。采用数字光处理3D打印技术制备声振动敏感膜片,该结构基于灵活的数字模型设计,可一次成型,易于与标准光纤陶瓷插芯表面集成。实验结果表明:所制备的法布里-珀罗传感器具有较高的消光比;该声发射传感器在频率为600 Hz~2.4 kHz时具有较高的灵敏度,在频率为1.6 kHz时,声压灵敏度为2.81 mV/Pa。基于3D打印技术的光纤声发射传感器具有稳定性好、制备工艺简单等优点,在声发射检测领域具有潜在的应用前景。
传感器 光纤传感器 法布里-珀罗腔 声发射传感器 3D打印
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communication, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
We have demonstrated the highly efficient excitation of the linearly polarized mode (LP01) in ring-core fibers (RCFs) by tapering the spliced point between the RCF and the standard single-mode fiber (SMF) to optimize all-fiber orbital angular momentum (OAM) generation. The tapering technique has been investigated theoretically and experimentally. Before tapering, only 50% of light can be coupled from SMFs to RCFs. The modal interference spectrum with an extinction ratio (ER) of ～9 dB is observed, showing that higher-order modes are excited in RCF. By tapering the spliced point, 90% of light is coupled, and the ER is minimized to be ～2 dB, indicating that the higher-order modes are effectively suppressed by tapering. Such tapered spliced points of RCF–SMF are further applied for all-fiber OAM generation. The efficiencies of OAM+1 and OAM?1 generation are found to be enhanced by approximately 11.66% and 12.41%, respectively, showing that the tapered spliced point of the RCF–SMF is a feasible way to optimize OAM generation.
ring-core fiber single-mode fiber all-fiber orbital angular momentum generation tapering technology Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 020602
上海大学 特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地, 上海 200444
单晶蓝宝石光纤具有热稳定性好、机械性能强、化学性能稳定等优点，在高温、高压等恶劣环境中的应用受到广泛关注. 介绍了单晶蓝宝石光纤的制备方法、基本特性及高温传输特性. 重点讨论了目前基于单晶蓝宝石光纤制备的高温传感器件，包括法布里-珀罗干涉仪、布拉格光栅、以及迈克尔逊干涉仪，并分析了这些传感器的制备方法和工作原理. 最后针对单晶蓝宝石光纤与传统单模光纤难兼容的问题，介绍了蓝宝石衍生光纤的制备及其传感器的最新进展，并展望了未来蓝宝石光纤的发展方向.
蓝宝石光纤 光纤传感器 布拉格光栅 法布里-珀罗干涉仪 迈克尔逊干涉仪 蓝宝石衍生光纤 Sapphire fiber Fiber sensor Fiber Bragg grating Fabry-Perot interferometer Michelson interferometer Sapphire-derived fiber 光子学报
2019, 48(11): 1148004
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
提出了一种在环形芯光纤中激发高阶涡旋光模式的方法,通过控制锥形微透镜单模光纤与环形芯光纤之间的倾斜角度和错位距离,实现了高阶涡旋光模式的激发。由数值模拟与实验测试结果可知,倾斜角度和错位距离分别约为8°和2 μm时,高质量的二阶涡旋光模式被激发。此外,由于锥形微透镜光纤具有聚焦光束的特性,其倾斜错位激发可以提高光的耦合效率,该方法与使用普通单模光纤的错位激发法相比,光的耦合效率提高13%左右。激发出的高阶涡旋光模式在高分辨率显微镜、光学微观操纵和光学传感等应用领域中具有巨大的应用潜力。
光纤光学 涡旋光 锥形微透镜单模光纤 环形芯光纤 轨道角动量
上海大学通信与信息工程学院, 特种光纤与光接入网重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
报道了基于碳纳米管饱和吸收体(CNT-SA)的L波段可切换双波长被动锁模光纤激光器。通过调节抽运功率,该激光器光谱的中心波长可以在1572.9 nm和1596.6 nm之间切换,对应的3 dB光谱宽度分别为3.68 nm和2.34 nm,脉冲宽度均为1.80 ps。此外,双波长锁模光谱的中心波长为1572.3 nm和1597.1 nm,两个波长的间隔为24.8 nm。同时,对L波段可切换双波长锁模光纤激光器的形成和演化进行了数值研究。数值模拟结果与实验观察结果吻合,表明可切换双波长锁模的成因是增益光纤透射光谱的变化。
激光器 锁模光纤激光器 波长可切换 双波长 L波段
