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题名MG-Y激光器波长跳变的电流补偿方法研究
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作者
汪迪
庄炜
张旭
王乐
刘万泉
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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
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出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第1期72-76,共5页
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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。
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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
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Keywords
MG-Y laser
wavelength jumping
switching frequency
current compensation
wavelength stability
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分类号
TN248
[电子电信—物理电子学]
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题名基于FBG的微小型三轴振动传感器研究
被引量：4
- 2
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作者
唐翔
吴俊
黎琪慧
辛璟焘
董明利
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机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
北京空间机电研究所
广州南沙光子感知技术研究院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第2期197-205,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2021YFA1003504)。
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文摘
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。
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关键词
光纤布拉格光栅
三轴振动传感器
微型化
高灵敏度
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Keywords
fiber Bragg grating
triaxial vibration sensor
microminiaturization
high sensitivity
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
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题名超表面偏振器件研究进展与展望
被引量：1
- 3
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作者
王皓萱
何彦霖
祝航威
董杭
王书凝
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机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
广州南沙光子感知技术研究院
大连交通大学机车车辆工程学院
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出处
《光电工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期112-135,共24页
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基金
国家重点研发计划(2020VFA0711200)。
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文摘
偏振作为光的基本特性之一,其产生、调控和探测被广泛应用于通信、成像、光学加密等领域。然而传统的偏振器件存在体积大、集成度低等问题。亚波长尺度的超表面由于其独特的光场调控机制,为偏振器件的小型化和低成本提供了创新性的解决方案。本文对近年来基于超表面的偏振器件研究进展及超表面制备工艺进行综述。从超表面相位调控机理入手,简单介绍了传输相位、几何相位、广义几何相位和共振相位的调控方法,重点总结了偏振转换、偏振分束、矢量涡旋光发生器、高阶庞加莱球光学加密、偏振多通道全息、偏振探测等不同超表面偏振器件及其制备工艺,最后展望了该领域可能的发展趋势和应用前景。
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关键词
偏振器件
超表面
偏振探测
多功能复用
相位调控
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Keywords
polarization device
metasurface
polarization detection
multifunction
phase regulation
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分类号
O441.4
[理学—电磁学]
O436.3
[机械工程—光学工程]
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题名类抛物线形单孔悬挂芯光纤光镊设计与微粒操控
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作者
李红
牛田森
周雅妮
邢诗梦
娄小平
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机构
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
广州南沙光子感知技术研究院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第9期316-328,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(61903042)
北京学者计划研究项目(BJXZ2021-012-00046)。
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文摘
为提高光镊系统中光纤波导耦合度与微通道集成度,实现对微粒的多样操控,提出了一种类抛物线形单孔悬挂芯光纤光镊结构,从双光束聚焦光场机制出发,分析并建立了光镊探针尖端横向和轴向光阱力数学模型,通过出射光场分布仿真模型的计算,探究了类抛物线形悬挂芯光纤中空孔直径、微粒尺寸与纤芯功率等参量对出射光场和光阱力的影响。结合悬挂芯光纤流道的气压控制,利用CO_(2)激光熔融工艺制备了光纤光镊探针,建立了针对直径2、5、10μm的聚苯乙烯微粒操控实验。研究为单孔悬挂芯光纤应用于光纤光镊实现微粒操控乃至输运提供了技术基础,也为光纤光镊提高集成度与灵活性提供了新的思路。
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关键词
光纤光镊
单孔悬挂芯光纤
抛物线形
光阱力
光操控
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Keywords
fiber optic tweezers
single-hole suspended-core fiber
parabolic shape
optical trap force
optical manipulation
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
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题名FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现
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作者
马嘉仪
张旭
李红
朱云鸿
董明利
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机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
广州南沙光子感知技术研究院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期146-158,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(52375524)
北京学者计划项目(BJXZ2021-012-00046)。
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文摘
针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。
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关键词
滑动相关滤波
光纤光栅传感
FBG滤波
FPGA
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Keywords
sliding correlation filtering
Fiber Bragg Grating sensing
FBG filtering
FPGA
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
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题名铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器
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作者
鲜中泽
辛璟焘
黎琪慧
唐翔
董明利
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机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
广州南沙光子感知技术研究院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第7期242-250,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2021YFA1003504)。
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文摘
针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。
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关键词
光纤布拉格光栅
振动传感器
高灵敏度
宽频段
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Keywords
fiber Bragg grating
vibration sensor
high sensitivity
wide frequency range
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
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题名用于毛细管回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器
被引量：1
- 7
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作者
袁国庆
李红
罗新建
鹿利单
祝连庆
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机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
北京信息科技大学广州南沙光子感知技术研究院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期245-252,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(61903042)
北京市自然基金-市教委联合基金项目(KZ201911232044)。
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文摘
面向毛细管微反应器固相状态检测需求,提出了一种激发微管腔回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器。建立了光纤楔形端面耦合模型,通过理论研究楔形端面与微管腔倏逝场耦合原理,仿真模拟楔形端面光场分布情况,并分析了光纤楔形端面与微管腔耦合谐振的光谱特征。研磨制备耦合器件,搭建实验系统进行实验验证。实验采集到洛伦兹凹谷型耦合谐振谱,与理论仿真分析相一致。谐振谱1563.074 nm波长附近的自由光谱范围约为1.734 nm,Q值约为6.15×103。所提出的光纤楔形端面耦合器具有较好的器件鲁棒性,耦合谐振结构简单,易于器件集成和小型化。
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关键词
回音壁模式
毛细管
光纤耦合器
楔形端面
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Keywords
whispering gallery mode
capillary
fiber optical coupler
wedge end-face
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
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