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低精细度光纤法布里-珀罗干涉位移测量模型分析
1
作者 张靖 王建波 +4 位作者 殷聪 金涛 毕文文 刘璐 孔明 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期291-303,共13页
光纤法布里-珀罗干涉仪具有体积小、分辨率高和稳定性好的特点,在光纤位移传感领域中具有广泛应用潜力。文中分析了四种典型构型的低精细度光纤法布里-珀罗干涉仪在位移测量中的性能表现、干涉信号特性以及影响规律,为新型传感器头的设... 光纤法布里-珀罗干涉仪具有体积小、分辨率高和稳定性好的特点,在光纤位移传感领域中具有广泛应用潜力。文中分析了四种典型构型的低精细度光纤法布里-珀罗干涉仪在位移测量中的性能表现、干涉信号特性以及影响规律,为新型传感器头的设计开发提供理论与实验支撑。研究结合准直和聚焦两种位移传感模式,评估工作距离、目标反射物的反射率与倾斜角度对不同构型传感器头性能的影响。采用1550 nm激光器,结合仿真与实验,评估不同构型传感器头的干涉信号质量、角度容限及测量范围,重点探讨了目标反射物的反射率、倾斜角和工作距离对性能的影响。实验结果表明,在准直模式下,高反射率目标可通过自对准机制实现超过±0.5°的角度容限,测量范围超60 mm;低反射率目标对倾斜角变化高度敏感,倾斜角超过0.1°时,对比度降至0.2。聚焦模式对目标倾斜角度容限较高,对低反射率目标的角度容限可达±0.75°,工作距离内对比度保持在0.9以上。高反射率目标在散焦模式下,对比度峰值约为1.0。仿真数据与实验数据之间的差异小于5%,证明了模型的可靠性。实验结果表明,通过适当调整传感器头结构,可以满足不同应用需求,为新型传感器头的设计和测试流程提供指导。 展开更多
关键词 测量 计量学 光纤法布里-珀罗干涉仪 位移测量 光纤传感 干涉模型
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固体隙法布里-珀罗干涉仪成像特性仿真研究
2
作者 潘海涛 陆家加 +4 位作者 龚秋成 王天才 朱亚军 张斌 谭中奇 《激光技术》 北大核心 2025年第3期356-362,共7页
法布里-珀罗(F-P)干涉仪多采用气体隙F-P腔结构,常受腔镜调节、稳定性、体积等因素的限制,为了解决上述问题,利用固体隙F-P腔结构进行了改进。基于多光束干涉理论对固体隙F-P干涉仪开展仿真研究,对各级次干涉条纹峰值位置和半峰全宽位... 法布里-珀罗(F-P)干涉仪多采用气体隙F-P腔结构,常受腔镜调节、稳定性、体积等因素的限制,为了解决上述问题,利用固体隙F-P腔结构进行了改进。基于多光束干涉理论对固体隙F-P干涉仪开展仿真研究,对各级次干涉条纹峰值位置和半峰全宽位置进行了求解,分析了固体隙F-P腔的腔长、反射率和介质折射率3个因素对固体隙F-P干涉仪的成像质量影响,并根据需求加工了一块16 mm厚的固体隙F-P腔样品。结果表明,1级条纹峰值位置偏差优于5个像素点,其它级次条纹偏差均优于2个像素点,两者吻合性较好。该工作初步验证了固体隙结构在干涉仪成像中的适用性和可扩展性,完成了固体隙F-P干涉仪的基础理论探索,并为固体隙F-P干涉仪的相关研发工作提供了参考。 展开更多
关键词 光学设计 光学检测 法布里-珀罗干涉仪 固体隙法布里-珀罗腔 多光束干涉理论
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基于法布里-珀罗腔产生飞秒激光脉冲串在ITO薄膜表面精密加工
3
作者 李重周 王培尧 +3 位作者 龙明泉 许宇锋 韩若中 贾天卿 《光子学报》 北大核心 2025年第5期33-46,共14页
利用法布里-珀罗腔对飞秒激光进行时域整形,得到输出子脉冲间隔在1~1500 ps内灵活可调的飞秒激光脉冲串,在厚度为185 nm的ITO薄膜上加工出高质量的刻蚀线。实验结果显示,利用飞秒激光脉冲串加工得到的单根刻蚀线在线边沿粗糙度上明显优... 利用法布里-珀罗腔对飞秒激光进行时域整形,得到输出子脉冲间隔在1~1500 ps内灵活可调的飞秒激光脉冲串,在厚度为185 nm的ITO薄膜上加工出高质量的刻蚀线。实验结果显示,利用飞秒激光脉冲串加工得到的单根刻蚀线在线边沿粗糙度上明显优于原始高斯光加工的刻蚀线。利用子脉冲间隔为150 ps、激光能流密度为0.49 J/cm^(2)、扫线速度为0.2 mm/s的脉冲串加工得到的刻蚀线质量较高,线宽度仅有1.45μm(顶部)和0.95μm(底部),线边沿粗糙度仅有9.48 nm。该加工工艺配合平移台,实现了高质量的排线和任意曲线的导线。 展开更多
关键词 激光加工 法布里-珀罗腔 飞秒激光脉冲串 刻蚀线 ITO薄膜
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基于3D DSM法布里-珀罗腔的随机共振微弱脉冲信号重构
4
作者 何天琦 马士超 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期546-554,共9页
基于含有3D DSM的法布里-珀罗腔,设计了2种用于重构含噪脉冲信号的随机共振系统。分析了2个随机共振系统中不同参数对双稳态的影响,计算了原始输入信号、输入信号和输出信号的互相关系数与互相关增益,以此来评估其信号重构性能。结果表... 基于含有3D DSM的法布里-珀罗腔,设计了2种用于重构含噪脉冲信号的随机共振系统。分析了2个随机共振系统中不同参数对双稳态的影响,计算了原始输入信号、输入信号和输出信号的互相关系数与互相关增益,以此来评估其信号重构性能。结果表明2种随机共振系统的最高互相关增益分别达到了3.2和3,2种随机共振系统均可有效重构含噪脉冲信号。通过比对二者仿真数据得知,使用光子晶体的随机共振系统可以有效降低对脉冲信号强度及噪声强度的需求。这为检测微弱脉冲信号提供了一种有效手段。 展开更多
关键词 双稳态 法布里-珀罗腔 脉冲信号 随机共振
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一种基于法布里-珀罗干涉原理的高精度位移传感器
5
作者 陈艺征 唐艳 +3 位作者 蒋西平 鞠登峰 梁云 龙英凯 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期765-769,共5页
提出并论证了一种基于非本征法布里-珀罗干涉原理(EFPI)的光纤位移传感器,具有高达20 mm的量程和±0.1μm的分辨率。该传感器的关键特性是通过斜面结构,将较大的位移变化量转化为较小的干涉腔长变化量,使得当位移变化20 mm时,干涉... 提出并论证了一种基于非本征法布里-珀罗干涉原理(EFPI)的光纤位移传感器,具有高达20 mm的量程和±0.1μm的分辨率。该传感器的关键特性是通过斜面结构,将较大的位移变化量转化为较小的干涉腔长变化量,使得当位移变化20 mm时,干涉腔长的变化量不超过0.6 mm;而且该传感器具有极好的线性度和较小的温度灵敏度。该新型光纤位移传感器具有良好的机械鲁棒性、结构简单、寿命长、成本低和高分辨率等优点,有望在水利、建筑和岩土工程等领域的结构缝测量中得到应用。 展开更多
关键词 位移传感器 法布里-珀罗干涉 光纤 斜面结构
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基于法布里-珀罗干涉仪的液体折射率传感器
6
作者 黄会玲 陈婧婷 +1 位作者 胡锦 江超 《激光杂志》 北大核心 2025年第5期34-40,共7页
为了满足工业生产中对高灵敏度折射率传感器的需求,利用两个法布里-珀罗干涉仪(FPI_(1)和FPI_(2))级联构成一款高灵敏度的液体折射率传感器。FPI_(1)和FPI_(2)均由单模光纤、多模光纤和毛细管拼接而成。FPI_(1)的毛细管侧壁上利用飞秒... 为了满足工业生产中对高灵敏度折射率传感器的需求,利用两个法布里-珀罗干涉仪(FPI_(1)和FPI_(2))级联构成一款高灵敏度的液体折射率传感器。FPI_(1)和FPI_(2)均由单模光纤、多模光纤和毛细管拼接而成。FPI_(1)的毛细管侧壁上利用飞秒激光钻了两个微孔,形成开放通道,使被测量的溶液能够进入FPI_(1)的F-P腔。当F-P腔中液体折射率发生变化时,导致FPI_(1)的光谱发生线性漂移,解调光谱漂移量可以获得液体折射率值。将FPI_(2)和FPI_(1)级联后产生游标效应能够将FPI_(1)的灵敏度放大。实验测得FPI_(1)的折射率灵敏度为-110.61 nm/RIU,游标效应传感器的折射率灵敏度为-1 072.72 nm/RIU,灵敏度提高了9.7倍。该传感器结构简单,容易制造,灵敏度高,在环境监测等领域具有优势。 展开更多
关键词 光纤折射率传感器 法布里-珀罗干涉仪 石英毛细管 氯化钠溶液 游标效应
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法布里-珀罗腔游标式级联可调谐光滤波器在DWDM系统中的串扰分析 被引量：1
7
作者 符运良 傅军 袁一方 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期42-43,共2页
研究了法布里 -珀罗 (F -P)型级联可调谐光滤波器在密集波分复用系统中引入的信道间串扰对系统的影响 ,并分别讨论激光线宽、光波导损耗、信道间距对串扰的影响。对设计的器件 ,在信道间隔为 2 5GHz,激光线宽为 5GHz时 ,串扰可达
关键词 法布里-珀罗腔滤波器 密集波分复用 串扰
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基于法布里-珀罗滤波器的40GHz全光时钟提取实验 被引量：7
8
作者 汤广强 于晋龙 +4 位作者 王耀天 张艳冬 朱利凯 吴海静 高卿 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1853-1857,共5页
研究了在基于法布里-珀罗(F-P)滤波器的全光时钟提取实验中法布里-珀罗滤波器的精细度和信号码型对时钟提取的影响.根据理论分析,利用精细度为1012的F-P滤波器进行了时钟提取实验,并利用SOA进一步抑制时钟信号中的幅度抖动噪音,改善了... 研究了在基于法布里-珀罗(F-P)滤波器的全光时钟提取实验中法布里-珀罗滤波器的精细度和信号码型对时钟提取的影响.根据理论分析,利用精细度为1012的F-P滤波器进行了时钟提取实验,并利用SOA进一步抑制时钟信号中的幅度抖动噪音,改善了时钟信号的质量.最终提取出低幅度起伏、低时间抖动的40GHz时钟信号. 展开更多
关键词 光纤通信 全光时钟提取 法布里-珀罗滤波器 精细度
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新型的光纤无源器件——光纤法布里-珀罗调谐滤波器 被引量：1
9
作者 张祥冰 《光通信技术》 CSCD 1989年第4期6-8,共3页
本文介绍了国外可调谐光纤法布里-珀罗(FFP)滤波器不同类型的结构、制作、主要参数及其用途。每一种滤波器都可覆盖一个独立的由谐振腔长度所决定的自由光谱区。滤波器采用压电元件调谐,在信号处理、传感器、波分复用(WDM)系统、相干光... 本文介绍了国外可调谐光纤法布里-珀罗(FFP)滤波器不同类型的结构、制作、主要参数及其用途。每一种滤波器都可覆盖一个独立的由谐振腔长度所决定的自由光谱区。滤波器采用压电元件调谐,在信号处理、传感器、波分复用(WDM)系统、相干光通信系统、特别是近几年才发展起来的光频复用(OFDM)系统中将得到广泛的应用。 展开更多
关键词 无源器件 光纤 滤波器 法布里-珀罗
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基于法布里—珀罗腔游标式级联可调谐滤波器的研究 被引量：2
10
作者 符运良 金国良 袁一方 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期18-20,共3页
设计了一种基于LiNbO3衬底的法布里—珀罗腔游标式级联电光可调谐滤波器 ,利用多光束干涉原理对单个滤波器的电压频率响应特性进行了分析模拟 ,对由两个滤波器级联实现的多个波长的动态滤波进行了分析 ,结果的性能满足波分复用信号的滤... 设计了一种基于LiNbO3衬底的法布里—珀罗腔游标式级联电光可调谐滤波器 ,利用多光束干涉原理对单个滤波器的电压频率响应特性进行了分析模拟 ,对由两个滤波器级联实现的多个波长的动态滤波进行了分析 ,结果的性能满足波分复用信号的滤波要求。 展开更多
关键词 法布里—珀罗干涉仪 可调谐滤波器 谐振频率 波分复用 光纤通信
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ICF中可调法布里-珀罗滤波器间距稳定度研究 被引量：1
11
作者 师树恒 王斌 +1 位作者 王勇 朱健强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期777-780,共4页
在神光Ⅱ第9路ICF高功率激光装置中,采用可调法布里-珀罗(F-P)滤波器对幅度调制效应进行补偿,根据补偿装置的技术要求,提出一种应用nm量级精度的电容式位移传感器对可调F-P滤波器间距稳定度进行监控的系统,详细论述了监控系统的结构与... 在神光Ⅱ第9路ICF高功率激光装置中,采用可调法布里-珀罗(F-P)滤波器对幅度调制效应进行补偿,根据补偿装置的技术要求,提出一种应用nm量级精度的电容式位移传感器对可调F-P滤波器间距稳定度进行监控的系统,详细论述了监控系统的结构与工作原理。给出了电容式位移传感器的驱动电路及数据处理与控制软件的设计方案,并对电容式位移传感器的精度进行了标定。实验结果表明,该位移监控系统能够使可调F-P滤波器的间距稳定度保持在15 nm/h以内,使幅度调制效应的调制深度优于4%。 展开更多
关键词 法布里-珀罗滤波器 位移监控系统 电容式位移传感器 间距稳定度 幅度调制效应
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检测法布里-珀罗滤波器传输时延的谐振腔方法（英文）
12
作者 叶凌云 麻艳娜 +2 位作者 王文睿 黄添添 宋开臣 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期16-21,共6页
提出一种谐振腔方案用于测量法布里-珀罗滤波器的光传输时延.将法布里-珀罗滤波器置于谐振腔中,根据谐振腔长与谐振频率的关系,将滤波器的传输延时量转化为谐振基频的减小量进行测量.实验测得谐振基频的变化量为0.167MHz,对应谐振腔长... 提出一种谐振腔方案用于测量法布里-珀罗滤波器的光传输时延.将法布里-珀罗滤波器置于谐振腔中,根据谐振腔长与谐振频率的关系,将滤波器的传输延时量转化为谐振基频的减小量进行测量.实验测得谐振基频的变化量为0.167MHz,对应谐振腔长的变化量为3.570m.除去器件的尾纤等包装长度,滤波器的传输延时为1.542m.该方案不依赖于镜面反射系数、精细度等滤波器参数,可顺利测得光信号经过高精细度法布里-珀罗滤波器的传输时延,甚至可实现很小尺寸的滤波器时延测量.通过谱分析法测量得到延时量为1.581m,验证了实验结果的正确性. 展开更多
关键词 光纤光学 光通信 谐振腔 法布里-珀罗滤波器 传输时延测量 谐振基频
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基于银膜的自准直光纤法布里-珀罗腔设计及声源定位研究
13
作者 郭一霖 李一豪 +6 位作者 罗彬彬 邹雪 吴德操 李恭烨 曹盛 石胜辉 赵明富 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期146-157,共12页
提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列,用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成,结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度... 提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列,用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成,结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度,扩大了声源定位范围。实验结果表明:单个传感器声压灵敏度为185 mV/Pa,最小可探测声压为52.7μPa/Hz^(1/2)@500 Hz。在声源指向性实验中,声源设置在传感器正前方时,其声压灵敏度达到185 mV/Pa,声源设置在传感器侧面(90°,270°)时,其声压灵敏度衰减仅为4.5%。传感器阵列结合到达时间差技术,成功实现高精度的声源定位,系统的理论空间分辨率为0.71 cm,最大定位误差不超过2.8 cm,定位范围为200 cm×200 cm,具有成本低、实用性高等优点。 展开更多
关键词 光纤声传感器 法布里-珀罗谐振腔 自准直器 声源定位 到达时间差
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椭球状非本征法布里-珀罗光纤探针的传感特性
14
作者 李恭烨 石胜辉 +3 位作者 罗彬彬 邹雪 陈建 赵明富 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2024年第24期3545-3553,共9页
针对微型复杂环境下的物理参数检测,尤其是涉及折射率(Refractive Index,RI)和温度检测需满足的高灵敏度、低成本、抗电磁干扰等要求,本文提出一种制备简单、结构新颖的椭球状非本征型法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔光纤探针传感器。... 针对微型复杂环境下的物理参数检测,尤其是涉及折射率(Refractive Index,RI)和温度检测需满足的高灵敏度、低成本、抗电磁干扰等要求,本文提出一种制备简单、结构新颖的椭球状非本征型法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔光纤探针传感器。首先将端面切平的单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)插入陶瓷插芯,并在SMF端面依次固定UV胶和氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)构成端帽结构的椭球状双F-P腔光纤探针传感器。然后对该传感器的RI和温度特性进行了理论分析和实验研究。实验结果表明:在RI为1.3532~1.3912范围内,随着RI增加,该传感器的干涉光谱发生红移,RI灵敏度为119.1 nm/RIU,RI与波长偏移量的线性相关系数为0.99;在20~60℃范围内,传感器温度灵敏度为116 pm/℃。本文设计的探针传感器具有结构简单、抗干扰能力强、制作成本低、输出光谱稳定、检测区域小等优点。同时,GO独特的物理化学属性使其在抗原分子、细菌病毒等生物检测领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤传感器 法布里-珀罗腔 氧化石墨烯 折射率 温度
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基于硅MEMS技术的高灵敏度微型光纤法布里-珀罗压力传感器 被引量：8
15
作者 李文豪 贾平岗 +4 位作者 王军 薛波 万顺 侯凯耀 熊继军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期149-157,共9页
基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对... 基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对传感器单元进行独立分离,使得单个传感器的整体外径仅为400μm,高度为220μm。在此基础上,搭建了信号解调实验平台,并对传感器的感压特性进行了详尽测试。测试结果显示,在0~50 kPa的压力范围内,传感器的压力灵敏度可达到18.5 nm/kPa,最大非线性度为0.47%,重复性为0.18%,迟滞为0.18%。此外,该传感器具有体积小、灵敏度高、电磁兼容、生物兼容以及稳定性强等优点,在生物医学和医疗领域具备巨大的商业转化价值。 展开更多
关键词 光纤传感器 法布里-珀罗 微型化 压力测量 微机电系统
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亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器
16
作者 朱远宇 关学昱 +6 位作者 余沛其 刘清权 贾奇祥 吴杰 李辰璐 李志锋 王少伟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期179-186,共8页
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106。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。 展开更多
关键词 光谱偏振分光器 亚波长光栅 法布里-珀罗滤光片 光谱 偏振
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啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器
17
作者 廖小军 杨亚培 戴基智 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期568-570,共3页
为了获得窄的自由光谱范围和可控的精细度,采用了将平行双通道波导用啁啾布喇格光栅完全反向耦合,在耦合区入口处制作解理面反射镜的方法,将光栅色散引入法布里-珀罗腔内,同时保持了解理面反射镜对精细度的控制。得到法布里-珀罗滤波器... 为了获得窄的自由光谱范围和可控的精细度,采用了将平行双通道波导用啁啾布喇格光栅完全反向耦合,在耦合区入口处制作解理面反射镜的方法,将光栅色散引入法布里-珀罗腔内,同时保持了解理面反射镜对精细度的控制。得到法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围不仅决定于腔长,还决定于色散,通过调整光栅参数获得在大范围内可控的自由光谱范围。数值模拟和分析结果表明,这种啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器可以在传统双镜法布里-珀罗滤波器尺寸下获得千倍量级压缩的自由光谱范围,而精细度的调整不影响自由光谱范围。 展开更多
关键词 集成光学 法布里-珀罗滤波器 啁啾光栅 双波导
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用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长 被引量：20
18
作者 贾宏志 李育林 忽满利 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期58-58,61,共2页
提出了一种利用压电陶瓷构成的可调谐法布里 -珀罗腔测量光纤光栅反射波长的方案 ,该方案可以直接将波长转换为电信号。阐述了该方案的基本原理 ,并讨论了在设计法布里 -珀罗腔时应考虑的几个问题。
关键词 法布里-珀罗腔 光纤光栅传感器 波长测量
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法布里-珀罗干涉仪在远程探测领域的应用
19
作者 金康 张楠 刘冰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1801-1812,共12页
远程光谱探测是人类探索大尺寸空间和物质的重要手段,在天文、气象、深海等领域发挥着重要的作用,但收集远程光谱对光谱仪的性能也提出了很高的要求。根据Jacquinot提出的光谱性能评价标准,相较于其他光谱系统(光栅光谱仪,棱镜光谱仪等)... 远程光谱探测是人类探索大尺寸空间和物质的重要手段,在天文、气象、深海等领域发挥着重要的作用,但收集远程光谱对光谱仪的性能也提出了很高的要求。根据Jacquinot提出的光谱性能评价标准,相较于其他光谱系统(光栅光谱仪,棱镜光谱仪等),法布里-珀罗(F-P)干涉仪通光孔径大、多光束干涉的光谱分辨能力强,使其在远程弱光探测领域有着天然的优势。从1914年法布里本人第一次将F-P干涉仪用于天文观测以来,F-P干涉仪已被广泛应用于远程光谱测量领域,并逐渐发展出各种改进型F-P干涉仪。传统F-P干涉仪在远程探测领域主要面临三个问题:自由光谱范围窄,大孔径的F-P干涉仪装调难度大,环状干涉结构能量分散。随着探测需求的不断提升和科学技术的长足进步,解决方案也应运而生,本文介绍了三种典型的改进型F-P干涉仪,分别是:增加自由光谱范围的级联F-P干涉仪,适用于极端环境下的旋转扫描F-P干涉仪以及将能量分散的干涉圆环转换为能量集中的干涉直线的F-P干涉系统(CLIO)。对F-P干涉仪在气象、天文、深海等领域中的重要应用进行了系统的总结。在气象学领域,介绍了用于大气中层和热层风速测量的大口径F-P干涉仪,测量大气中的痕量气体及其同位素体的德国海森堡高精细度F-P干涉仪;在天文学领域,介绍了由美国威斯康星大学设计、用于研究星际物质发射线的级联F-P干涉仪;在海洋学领域,介绍了国内F-P干涉仪测量布里渊散射的主要应用实例:2004年北京师范大学设计的水下布里渊散射系统,2021年上海交通大学设计的星载布里渊散射系统等;在大气污染检测领域,介绍了南开大学设计的F-P干涉仪用于测量飞秒激光远程光丝NaCl气溶胶荧光光谱。最后提出光谱识别精度,热稳定性是未来F-P干涉仪应用在远程光谱测量领域需要进一步突破的难点。 展开更多
关键词 法布里-珀罗干涉仪 远距离弱信号探测 天文学 气象学 海洋学
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飞秒激光加工光纤法布里-珀罗温度传感器微槽实验研究(特邀)
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作者 尹泽坤 陈伟康 +1 位作者 谢合瑞 崔健磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期91-101,共11页
光纤温度传感器相较于传统光学功能器件具有损耗小、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀等优点,其中的光纤法布里-珀罗传感器更因其结构简单紧凑、稳定性好、易于制造受到广泛关注。光纤法布里-珀罗传感器功能结构的传统加工工艺存在工艺复杂、... 光纤温度传感器相较于传统光学功能器件具有损耗小、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀等优点,其中的光纤法布里-珀罗传感器更因其结构简单紧凑、稳定性好、易于制造受到广泛关注。光纤法布里-珀罗传感器功能结构的传统加工工艺存在工艺复杂、加工效率低下、热影响区严重等问题。光纤作为纤细透明的脆性材料,激光作为非接触的加工方式和微米尺度的聚焦光斑可以有效避免机械性破坏同时可以实现多样性的加工,已经广泛应用于光纤温度传感器的加工。目前,激光加工依然存在纤芯区域粗糙度高、平行度低、加工质量较差等难题。为了确保激光加工的法布里-珀罗腔能够满足传感性能要求,文中进行了飞秒激光加工法布里-珀罗腔的工艺实验研究,得到了不同激光参数、扫描路径对加工法布里-珀罗空气腔的影响规律,发现采用往复式扫描方式并在激光功率选用10 mW、扫描速度100μm/s、扫描间隔4μm、扫描分五次逐次向下进给5μm的工艺参数组合后,可以加工出两反射面接近平行(87.95°),侧壁光滑、面粗糙度稳定在2~4μm的良好形貌法布里-珀罗腔。加工了5种不同腔长的光纤中,腔长为80μm的传感器性能最优为21.07 pm/℃。将腔长为80μm的传感器封装在3种金属管中进行测试,结果证明激光加工光纤法布里-珀罗温度传感器的质量得到了进一步优化,性能进一步提升。但不同的封装材料会较大影响传感器的探测效果,结果发现封装材料的热膨胀系数越大,温度传感器的响应特性越好。 展开更多
关键词 飞秒激光 微槽加工 单模石英光纤 法布里-珀罗腔 温度传感器
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