题名 MG-Y激光器波长跳变的电流补偿方法研究
1
作者
汪迪 庄炜 张旭 王乐 刘万泉
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 北京 信息 科技 大学 光纤传感与系统北京 实验室天津大学 澳大利亚科廷大学 广州南沙光子感知技术研究 院
出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第1期72-76,共5页
文摘
【目的】在当前航天领域的高速发展下,对光纤传感解调系统的性能提出了更为严格的要求。文章旨在解决调制光栅Y分支(MG-Y)激光器在通道切换时出现的波长跳变问题,从而提高激光器的波长稳定性,进而提升光纤传感解调系统在高速扫描下对振动信号的解析精度。【方法】通过深入研究MG-Y激光器的调谐特性,文章揭示了切换频率对输出波长的显著影响,并在此基础上建立了不同切换频率下激光器的波长跳变模型。基于波长跳变模型,设计和搭建MG-Y激光器波长跳变补偿系统,并提出了基于通道内电流规律的波长偏差补偿方法,通过调整通道切换处的3路电流,实现对波长误差的精准补偿,从而有效解决了波长跳变问题。【结果】实验结果表明,切换频率与波长偏差之间存在对数关系,通过实验数据拟合得到了波长偏差与切换频率的关系式。进一步的实验验证表明,通过对通道切换处的3路电流进行补偿,波长误差在1 pm以内,表现出了显著的性能提升。【结论】通过该补偿方法,波长偏差得到了显著减小,MG-Y激光器的波长稳定性得到了明显提升。文章不仅在理论上填补了高速振动环境下光纤传感解调系统的技术空白,更直接助力了国家在航天装备领域核心竞争力的提升,具有深远的科学和应用价值。
关键词
调制光栅Y分支激光器 波长跳变 切换频率 电流补偿 波长稳定性
Keywords
MG-Y laser wavelength jumping switching frequency current compensation wavelength stability
分类号
TN248
[电子电信—物理电子学]
题名 切趾超短FBG中心波长解调实验研究
被引量：4
2
作者
李凯 钟国舜 辛璟焘 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室华北光电 技术研究 所
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期620-626,共7页
基金
教育部"长江学者和创新团队"发展计划项目(No.IRT_16R07) 北京市教委2015年度创新能力提升计划项目(No.TJSHG201510772016) 北京市优秀人才培养资助项目(No.2016000020124G070)资助
文摘
为提高光纤光栅传感器的测量范围和可靠性,本文采用单缝衍射方法实现了栅区长度小于1.5 mm,3 d B带宽大于1 nm,反射谱边缘有效线性区大于0.6 nm的切趾超短光纤光栅。并用其作为传感单元,提出了一种利用超短光纤光栅线性区域的中心波长解调方法。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到2.4 nm。实验结果表明,光功率与中心波长之间的线性度达到0.992。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性.该方法具有结构简单、功耗小,测量空间分辨率高等潜在优势。
关键词
光纤布拉格光纤光栅 切趾 光谱线性区 双波长激光 解调
Keywords
fiber Bragg grating apodized spectral linear region dual-wavelength laser demodulation
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 低损耗超声波金属化光纤布拉格光栅传感特性研究
3
作者
田婧 祝连庆 姚霁峰 宋言明 张钰民
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 现代测控技术教育部重点实验室 北京 信息 科技 大学 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期159-165,共7页
基金
北京市自然科学基金项目(4212048)。
文摘
传统胶粘式表贴封装的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器在长期使用过程中易出现蠕变、老化等现象,采用性质稳定的金属材料代替高分子聚合物胶粘剂封装可解决上述问题。采用超声波焊接法对FBG进行全覆盖式封装,实现了超低损耗表贴式金属化封装结构,并研究了其温度和应变传感特性。结果表明:采用超声波焊接法进行金属化封装对FBG造成的传输损耗仅为0.04dB,封装后FBG传感器的温度灵敏度系数为26.44pm/℃,应变灵敏度系数为1.18 pm/με,温度和应变传感拟合R-Squared均达到0.9996以上。可见,采用超声波焊接法能够实现结构简单、传感性能可靠的低损耗金属化FBG温度和应变传感器的制作。
关键词
光纤布拉格光栅 金属化封装 超声波焊接 低损耗 传感特性
Keywords
fiber Bragg grating metallized package ultrasonic welding low loss sensing characteristic
分类号
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 光纤光栅非金属耐腐蚀封装及其温度特性研究
被引量：10
4
作者
张学智 祝连庆 张荫民 刘锋 郭阳宽
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第4期437-441,共5页
基金
北京市重大科技计划项目(No.PXM2013_014224_000077 No.PXM2012_014224_000019) +1 种基金 光电信息与仪器北京市工程研究中心开放课题(No.GD20130006) 长江学者和创新团队发展计划(No.IRT1212)资助
文摘
由于裸光纤本身的脆弱性问题,介绍了一种光纤光栅非金属耐腐蚀的保护性封装工艺,并通过使用恒温箱对其温度传感特性进行了研究。在35~80℃温度范围,对这种光纤Bragg光栅温度传感器的反射谱进行了测量。实验结果表明：封装的传感器获得很好的重复性并没有迟滞现象,其温度灵敏度系数为9.93 pm/℃,线性拟合度高于0.999。
关键词
光纤光栅 非金属 耐腐蚀 温度传感 封装
Keywords
optical fiber grating nonmetal corrosion resisting temperature sensing packaging
分类号
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 管式光纤光栅温度传感器封装与传感特性研究
被引量：7
5
作者
张荫民 张学智 刘锋 董明利 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《电子技术应用》
北大核心
2014年第10期89-92,共4页
基金
北京市教委科技计划面上项目(KM201411232022) 北京市重大科技计划项目(PXM2013_014224_000077 +1 种基金 PXM2012_014224_000019) 长江学者和创新团队发展计划项目(IRT1212)
文摘
介绍了两种管式光纤光栅温度传感器的金属型封装方案,对其温度传感特性进行了实验研究与分析。使用外径5 mm、内径4 mm、长度50 mm的管式结构不锈钢材料对光纤光栅进行探头式保护型封装以及温度增敏型封装,所得探头式保护型封装传感器的温度灵敏度系数为9.86 pm/℃,温度增敏型封装传感器的温度灵敏度系数为29.97 pm/℃,是裸光栅的3倍,表明使用热膨胀系数大的封装材料可获得灵敏度更高的传感器。实验结果表明,两种封装形式的传感器均得到很好的重复性,并没有迟滞现象,线性拟合度都达到0.999以上。
关键词
光纤光栅 温度 传感器 封装 灵敏度
Keywords
fiber Bragg grating temperature sensors packaging sensitivity
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 光纤光栅应变传感器预紧封装及传感特性研究
被引量：12
6
作者
陈昊 闫光 庄炜 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 合肥工业大学 仪器 科学与光电 工程 学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第9期1128-1132,共5页
基金
教育部“长江学者和创新团队”发展计划(No.IRT1212) 北京市重大科技计划项目(No.Z151100003615010)资助
文摘
介绍了一种具有预紧力的基片式光纤光栅应变传感器封装方法,并根据Ansys建模及实验对其传感性能进行研究。使用宽10 mm,长22 mm,厚1 mm的铝合金7075-T6材质基片对光纤光栅进行预紧封装,所得带预紧封装传感器灵敏系数为1.05 pm/με,线性度达到0.99以上。表明预紧封装基片式光纤光栅应变传感器具有良好的线性度和应变测试灵敏度,对光纤光栅传感器封装工艺有指导作用。
关键词
光纤光栅 预紧封装 应变 传感器
Keywords
fiber Bragg grating preload package strain sensor
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究
被引量：9
7
作者
陈恺 祝连庆 姚齐峰 骆飞
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 北京 信息 科技 大学 生物医学检测技术及仪器 北京 实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第3期291-295,共5页
基金
教育部长江学者和创新团队发展计划(No.IRT1212) 北京市科技计划项目(No.Z151100003615010) 北京市教委2015年度创新能力提升计划项目(No.TJSHG201510772016)资助
文摘
报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 k Hz范围变化,包络宽度在10.1~3.62μs范围变化。在泵浦功率为191.3 m W时,激光器最大输出平均功率9.354 m W,最大光-光转换效率为4.89%。
关键词
调Q锁模光纤激光器 全保偏光纤结构 石墨烯饱和吸收镜
Keywords
Q-switched mode-locked fiber laser all-polarization-maintaining graphene saturated absorber mirror
分类号
TN248
[电子电信—物理电子学]
题名 金属化封装光纤光栅传感器超低温特性研究
被引量：5
8
作者
丁旭东 张钰民 夏嘉斌 张雯 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 合肥工业大学 仪器 科学与光电 工程 学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期773-777,共5页
基金
国家自然科学基金面上项目(No.54675053) 长江学者和创新团队发展计划(No.IRT1212) +1 种基金 北京市重大科技计划项目(Nos.PXM2013-014224-000077 PXM2012-014224-000019)资助
文摘
传统胶封光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的胶黏剂在超低温环境中存在着板结、与基体间热失配等问题。针对胶封光纤光栅传感器在超低温条件下进行测量的局限性,本文设计一种全金属化封装结构,并采用超声焊接的方法将光纤光栅封装固定于特种铝合金基底表面。在-160~0℃环境下,对两支FBG温度传感器的超低温传感特性进行了实验测试。结果表明,该封装形式的FBG传感器的线性度较好,相关系数均在0.99以上。它们的温度灵敏度系数在线性变化区间平均值分别为27.88 pm/℃和26.17 pm/℃,分别是封装前裸光纤光栅的2.75倍和2.58倍左右,提高了温度灵敏度。此金属化封装的FBG温度传感器的工艺简单,易于实现,可用于超低温恶劣环境下的温度测量。
关键词
超声焊接 光纤光栅 超低温传感 温度灵敏度
Keywords
ultrasonic welding fiber Bragg grating ultralow temperature sensing temperature sensitivity
分类号
TN929.11
[电子电信—通信与信息系统]
题名 基于电弧等离子体的光纤光栅快速退火的研究
被引量：3
9
作者
李凯 辛璟焘 夏嘉斌 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 合肥工业大学 仪器 科学与光电 工程 学院
出处
《激光技术》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第5期649-653,共5页
基金
国家八六三高技术研究发展计划资助项目(2015AA042308) 国家自然科学基金面上资助项目(51675053) 教育部“长江学者和创新团队”发展计划资助项目(IRT1212)
文摘
为了实现光纤布喇格光栅的快速退火,采用高温电弧等离子体热处理光纤光栅的方法,设计了相关实验进行验证。由实验可知,透射谱深度23d B、中心波长1552.09nm、3d B带宽0.2784nm的光纤光栅,经电弧等离子体放电扫描后,光纤光栅的透射谱深度减小,3d B带宽变窄,中心波长蓝移;随着重复扫描次数的增加,各参量变化趋势减缓,最终透射谱深度减小13d B、中心波长蓝移0.84nm、3d B带宽变窄0.1013nm;将电弧等离子体处理后的光纤光栅放入高温炉24h退火后,透射谱深度、中心波长、3d B带宽均不再发生变化。结果表明,将电弧等离子体用于光纤布喇格光栅的退火处理是可行的,并且具有周期短、涂覆层无损伤的优点。
关键词
光栅 退火 电弧等离子体 光谱特性
Keywords
gratings annealing arc plasma spectral characteristics
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 用于BOTDR的双通道可调M-Z干涉仪研究
被引量：2
10
作者
杨润涛 祝连庆 娄小平 张钰民 骆飞
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第8期1001-1005,共5页
基金
教育部“长江学者和创新团队”发展计划项目(No.IRT1212) 北京市重大科技计划项目(No.Z151100003615010)资助
文摘
针对BOTDR分布式光纤传感技术中背向散射光中布里渊散射信号光的分离提取问题,设计了一种高消光比双通道可调M-Z干涉仪,该干涉仪由两个3 d B耦合器、电动光纤延迟线、偏振控制器及光隔离器构成。使用C波段宽带光源(ASE)对M-Z干涉仪性能进行了检测。并将脉宽为100 ns,重复频率为20 k Hz的脉冲光入射到长度为5 km的普通单模光纤中,将其产生的背向散射光经过M-Z干涉仪滤波后,通过光谱仪检测其输出的光谱信号。实验结果表明该干涉仪能够实现大范围高精度可调节滤波功能,对瑞利散射光的抑制超过20d B,可以有效地将背向散射光中的布里渊散射光信号分离提取出来。
关键词
双通道可调马赫-曾德干涉仪 布里渊光时域反射 消光比 电动光纤延迟线
Keywords
dual-pass tunable M a ch-Z ehnd er in te rfe ro m e te r B rillo u in op tica l tim e dom ain re fle c tin g e x tin c tio n ra tio e le ctric fib e r delay lin e
分类号
TP212.1
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 低阈值光纤激光器稳频特性研究
被引量：2
11
作者
张荫民 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第8期884-887,共4页
基金
北京市教委科研计划项目(No.KM201411232022) 北京市重大科技计划项目(No.PXM2013_014224_000077)(PXM2012_014224_000019) 长江学者和创新团队发展计划资助(IRT1212)
文摘
为了实现低阈值光纤激光器的频率稳定输出,设计了环形腔光纤激光器,以光纤光栅作为波长选择元件,在未泵浦光纤饱和吸收体和其锥形化结构的协同作用下实现激光纵模选择,获得了短光纤饱和吸收体长度下的单纵模激光稳定输出。介绍了未泵浦光纤饱和吸收体选频原理和锥形结构滤波原理,实验研究了不同光纤饱和吸收体长度下激光纵模特性和波长稳定性,以及锥形化光纤饱和吸收体的激光输出特性。实验表明,引入锥形化结构的饱和吸收体后,激光器能够稳定输出1545 nm波长的单纵模激光,并有效降低光纤激光器阈值至7.58 mW,采用延迟自外差方法测得该光纤激光器的线宽小于8 kHz。
关键词
饱和吸收体 稳频 锥形 拍频 线宽
Keywords
saturable absorber frequency stabilization taper beat frequency linewidth
分类号
TN248.1
[电子电信—物理电子学]
题名 基于M-Z滤波和LPFG的液体折射率传感特性研究
12
作者
李达 何巍 张雯 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室北京 信息 科技 大学 生物医学检测技术及仪器 北京 实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期864-870,共7页
基金
国家自然科学基金项目(No.51675053) 长江学者和创新团队发展计划(No.IRT1212) 北京市属高等学校创新团队发展计划项目(No.IDHT20130518)资助
文摘
利用飞秒激光逐线刻写方式在HI1060光纤中制作谐振波长为1548.5 nm,谐振强度为7 d B,栅区长度为3.2 mm的长周期光纤光栅。通过纤芯错位熔接方法在HI1060光纤中制作马赫曾德-干涉仪(MZI),对LPFG的透射光谱进行滤波优化。设计使用不同折射率的酒精溶液、氯化钠溶液和蔗糖溶液分别对基于MZI滤波的LPFG的折射率特性进行了测试和研究。实验中随着三种溶液折射率增加,LPFG的谐振波长发生红移,该LPFG在酒精溶液、氯化钠溶液和蔗糖溶液中的折射率灵敏度分别为301.78 nm/RIU、138.80 nm/RIU和132.67 nm/RIU。
关键词
飞秒激光 长周期光纤光栅 纤芯错位熔接 马赫-曾德干涉仪 折射率传感
Keywords
femtosecond laser long period fiber grating core-offset splicing Mach-Zehnder interferometer refractive index sensing
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究
被引量：5
13
作者
赵利明 董明利 李红 孙广开 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第4期509-514,共6页
基金
教育部"长江学者与创新团队发展计划"项目(No.IRT-16R07) 光电测试技术北京市重点实验室2017开放课题(No.GDKF2017006)资助
文摘
为解决智能机器人仿生柔性触角形状感知问题,研究柔性光纤传感方法。建立光纤触觉传感器三维模型,推导出柔性触角探测物体形状的曲率计算公式,建立柔性触角形状传感系统,实验研究光纤布拉格光栅作为传感元件的可行性,分析柔性仿生触角标定误差,得到仿生柔性触角弯曲导致光纤光栅中心波长漂移量与形状曲率的关系,拟合曲线与实际曲线之间的参数偏差小,验证了仿生柔性触角形状光纤传感技术可行性。研究结果表明,光纤传感方法可实现仿生柔性触角形状感知,在智能机器人领域具有应用前景。
关键词
智能机器人 光纤光栅 触觉传感 三维重构 曲率标定
Keywords
intelligent robot fiber Bragg grating tactile sensing three-dimensional reconstruction curvature calibration
分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
题名 基于LDMOS的可调窄脉冲半导体激光器驱动源研究
被引量：3
14
作者
李涛 祝连庆 刘锋 张荫民
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2016年第1期83-87,共5页
基金
北京市重大科技计划(PXM2013_014224_000077 PXM2012_014224_000019) 光电信息与仪器北京市工程研究中心开放课题(GD20130006)
文摘
介绍了一种利用横向双扩散金属氧化物半导体（LDMOS）作为开关器件驱动激光半导体的设计方法。通过对半导体激光器驱动电路原理的分析,并结合PSPICE建立射频功率晶体管的电路模型,经过理论分析和计算从而获得更优化的驱动电路;采用高速电流反馈型运算放大器构成电流串联负反馈电路从而得到稳定的输出电流,有效地提高了窄脉冲信号的转换速率和频响特性。实验结果表明,半导体激光器输出电流脉宽20 ns-CW可调,上升和下降时间小于10 ns,幅度最高可达2 A,重复频率为0~10 MHz。实验结果验证了设计思路的可行性,进一步提高了半导体激光器的输出指标。
关键词
窄脉冲半导体激光器 LD驱动电源 SPICE模型 LDMOS 电流反馈运放
Keywords
narrow pulse laser diode LD driver SPICE model LDMOS CFOA
分类号
TN248.4
[电子电信—物理电子学]
题名 全金属化应变不敏感FBG温度传感器特性研究
被引量：7
15
作者
戎丹丹 张钰民 杨润涛 骆飞 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 现代测控技术教育部重点实验室 北京 信息 科技 大学 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第9期1133-1138,共6页
基金
教育部"长江学者与创新团队发展计划"项目(No.IRT-16R07) 北京市优秀人才培养资助项目(No.2015000020124G074)资助
文摘
为了解决传统胶封光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器存在严重胶蠕变和老化问题,提出基于一步超声波焊接的全金属化封装FBG传感器方法,采用有限元分析方法进行传感器的应变不敏感结构设计并制作了该温度传感器进行实验验证。测试结果表明,该方法制作的特定封装形式的FBG传感器对轴向应变不敏感,温度灵敏度达到39.16 pm/℃,是封装前裸光栅的4倍,线性度超过0.999,具有较好的重复性,并且温度从20℃改变到100℃的动态测量响应时间小于30 s。该金属化封装FBG温度传感器的工艺简单,制作周期短,其优异的温度传感特性在高精度、高可靠性传感监测领域具有广泛的应用前景。
关键词
金属化封装 应变不敏感 光纤布拉格光栅 超声波焊接
Keywords
metallic packaging strain insensitive fiber Bragg grating ultrasonic welding
分类号
TN929.11
[电子电信—通信与信息系统]
题名 宽带FBG与自相关算法提高CCD解调精度的研究
被引量：3
16
作者
魏钰柏 刘锋 刘佳 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第1期88-92,共5页
基金
教育部"长江学者和创新团队"发展计划项目(No.IRT1212) 北京市教委2015年度创新能力提升计划项目(No.TJSHG201510772016)资助
文摘
为提高光纤光栅解调算法的精度,设计了3 d B带宽在1~3 nm之间的宽带布拉格光栅与自相关算法解调系统,使用线阵CCD检测光谱,进行波长寻峰分析与实验验证。线阵CCD离散像素点之间波长间距固定,宽带布拉格光栅可得到更多有效像素数据点;自相关算法只考虑传感测量时光谱的偏移程度,可抵消背景噪声,消除光栅刻写或封装过程中操作不当引起光谱异常的影响,从而提高光栅中心波长解调精度。温度测量结果表明,使用自相关算法解调啁啾光栅与宽带光栅,误差较高斯算法分别减少54.05%和40.87%,此算法可以使啁啾光栅达到正常光栅的解调精度。并且,使用宽带光栅的解调误差仅为啁啾光栅的50%。
关键词
光纤光栅 光栅中心波长解调 自相关算法 宽带布拉格光栅
Keywords
fiber grating grating center wavelength demodulation self-correlation algorithm broadband FBG
分类号
TN929.11
[电子电信—通信与信息系统]
题名 不同环境氛围高温再生光纤光栅温度特性研究
被引量：1
17
作者
孙亚丽 田婧 张钰民 姚霁峰 吕峥 祝连庆
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 现代测控技术教育部重点实验室 北京 信息 科技 大学 光电 测试技术北京市 重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第11期270-277,共8页
基金
北京市自然科学基金项目(4212048)。
文摘
环境氛围对再生光纤光栅的温度特性有直接影响,文中将不同的环境氛围引入高温再生光纤光栅的制作过程,分析了850℃高温退火温度下光栅中心波长随时间的演化规律,获取了种子光栅擦除与再生光栅的生长特点。以紫外激光刻写的光纤光栅作为种子光栅,光纤涂覆层为聚酰亚胺,对比分析空气和氮气作为环境氛围的再生光纤光栅的性能。两种再生光纤光栅的反射率相差不大,然而在350~750℃升降温循环下,氮气环境氛围下的再生光纤光栅具有较好的温度稳定性,在700℃时其测温精度可达±2.9℃。氮气环境氛围条件下制备的再生光纤光栅有助于提升其稳定性及测量精度,在高温测量领域具有潜在的应用前景。
关键词
再生光纤光栅 环境氛围 高温退火 稳定性 重复性
Keywords
regenerated fiber Bragg grating environment atmosphere high-temperature annealing stability repeatability
分类号
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 层状碳纤维复合材料结构热应变光纤传感特性研究
18
作者
胡雪雯 张泽敏 郭智 周康鹏 孙广开
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 北京 信息 科技 大学 仪器 科学与光电 工程 学院北京 空间机电研究 所天津大学 精密仪器 与光电 子工程 学院
出处
《航天器工程》
CSCD
北大核心
2023年第2期39-47,共9页
基金
国家自然科学基金(51705024)。
文摘
针对高分辨率遥感卫星关键载荷复合材料支撑结构热变形光纤在轨监测需求,研究层状复合材料结构热应变光纤光栅传感特性。首先,采用有限元方法分析得出层状复合材料结构在局部热载荷作用下热应变场分布特征;然后,制作层状复合材料结构试件,建立光纤光栅热应变监测实验系统;最后,以同样尺寸的铝合金结构为对比试件,实验分析T700级碳纤维增强复合材料层压板的热应变传感特性。实验数据表明,在30~100℃范围内,碳纤维复合材料结构热应变随温度升高而近似线性增大,但其热应变量明显小于同一温度下铝合金结构热应变;碳纤维复合材料的热应变场呈各向异性分布特征,100℃时其轴向和径向应变的光纤光栅测量值分别为155.8με、181.3με,与仿真计算结果的平均相对误差为1.58%、1.52%。利用光纤光栅传感器能够有效测量碳纤维复合材料结构的热应变,研究结果可为高分辨率遥感卫星层状复合材料结构光纤在轨监测提供参考。
关键词
层状碳纤维复合材料 有限元仿真 光纤传感 遥感卫星 热应变
Keywords
laminated composite finite element simulation optical fiber sensing remote sensing satellite thermal strain
分类号
V19
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
题名 镀金表面光子晶体光纤温度传感特性仿真分析
被引量：2
19
作者
杨松岩 何巍 张钰民 刘砚涛 马思琪 杨竞泽
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 北京 强度环境研究 所
出处
《光通信研究》
北大核心
2024年第4期51-56,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(52105540) 高等学校学科创新引智计划资助项目(D17021) 北京市自然基金-市教委联合基金资助项目(KZ201911232044)。
文摘
【目的】针对表面等离子体共振(SPR)光子晶体光纤(PCF)温度传感器制作难度较大的问题,文章提出了一种D型结构PCF温度传感器,对其空气孔微结构及排布进行了设计,并采用在光纤抛光表面涂覆金层的方法来激发光纤SPR。【方法】采用乙醇作为温敏材料,将温敏效应作为温度传感机制,达到温度传感的效果。采用有限元分析方法分别对金层厚度和光纤椭圆空气孔尺寸进行仿真,分析不同条件下纤芯模式与表面等离子模式之间的耦合特性,优化传感器结构。【结果】对传感器温度特性进行仿真,在-80~80℃范围内,传感器温度灵敏度为3.4 nm/℃,线性度优于0.96963。【结论】文章所设计的温度传感器具有较宽的温度检测范围和良好的灵敏度与线性度,可应用于工业、农业和医学等领域的温度实时监测。
关键词
温度传感器 光子晶体光纤 表面等离子体共振 有限元法
Keywords
temperature sensor PCF SPR finite element method
分类号
TN256
[电子电信—物理电子学]
题名 基于KMeans的MG-Y激光器准连续调谐方法
被引量：1
20
作者
张子娇 刘万泉 张旭 吕峥 庄炜
机构
北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心 北京 信息 科技 大学 光纤传感与系统北京 实验室天津大学 精密仪器 与光电 子工程 学院 北京 工业大学 信息 学部澳大利亚科廷大学 计算机系 广州南沙智能感知研究 院
出处
《光通信研究》
北大核心
2024年第4期79-84,共6页
基金
北京市自然基金-市教委联合基金资助项目(KZ201911232044)。
文摘
【目的】光纤光栅传感系统的光源为系统提供能量,稳定且连续的光源对于整个解调系统的应用至关重要。当将调制光栅Y分支(MG-Y)激光器作为光纤光栅解调系统的光源时,需解决MG-Y激光器难以在所需特定波长范围内快速获得稳定且连续的波长调谐问题。【方法】为实现MG-Y激光器快速获得稳定且连续的波长,文章提出了K均值(KMeans)聚类模型,并将其运用到MG-Y激光器快速获取高质量电流-波长查找表(LUT)的构建方法中。【结果】通过KMeans聚类模型方法结合MG-Y激光器调谐特性,可以快速获得构建LUT中相位调谐区域内最优调谐参数曲线的质心点,消耗时间约18.26 s,再依据MG-Y激光器自身的左、右和相位的调谐特性,采用均匀插值的方法来实现MG-Y激光器的波长精细调谐。使用KMeans聚类模型得到全调谐范围LUT,按照一定间隔筛选得到目标LUT。激光器按照该目标LUT下发命令的输出波长,实测波长的均值与目标波长的误差绝对值的均值为0.18 pm,误差绝对值的标准差为0.52 pm。从而可将MG-Y激光器作为光纤光栅传感系统的稳定光源来使用。【结论】经实验验证,传统的人工完成寻找每个相位调谐区域找到质心点的用时至少需要。30 min。通过KMeans聚类模型方法,完成同样操作,能大幅缩短寻找质心点的时间。并且通过该方法可控制MG-Y激光器实现输出准连续调谐的稳定波长。
关键词
调制光栅Y分支激光器 K均值聚类 连续调谐 查找表
Keywords
MG-Y laser KMeans clustering continuous tuning LUT
分类号
TN248
[电子电信—物理电子学]
