检索结果-内蒙古大学图书馆

光电子．激光 2018年第9期29卷 925-932页

作者：张荣香张建飞赵亚军李红莲刘涛河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室河北保定071002 河北大学质量技术监督学院河北保定071002 华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

为提高基于单模-多模-单模(SMS)光纤结构的温度传感器的温度灵敏性和非温度传感器的温度稳定性提供科学依据,从而增强它们的实用性,研究了热光效应和热膨胀效应引起的SMS光纤结构的温度特性。通过分析SMS光纤结构的模式干涉原理和确定SM... 详细信息

为提高基于单模-多模-单模(SMS)光纤结构的温度传感器的温度灵敏性和非温度传感器的温度稳定性提供科学依据,从而增强它们的实用性,研究了热光效应和热膨胀效应引起的SMS光纤结构的温度特性。通过分析SMS光纤结构的模式干涉原理和确定SMS光纤结构中受温度影响的参数及其与温度之间的关系,建立了分析普通多模光纤构成的SMS光纤结构温度特性的理论模型。进一步利用此模型分析了不同多模光纤纤芯直径下,多模光纤包层和纤芯的热光效应,以及多模光纤纤芯直径和长度的热膨胀效应对SMS光纤结构温度特性的影响。结果表明,多模光纤包层和纤芯的热光效应是影响SMS光纤结构温度特性的第一和第二因素,并且两种效应下的温度灵敏度均随多模光纤纤芯直径的减小而增大,但变化方向相反;而多模光纤的热膨胀效应对SMS光纤结构的温度特性影响很小,可以忽略;各热效应同时作用下,多模光纤纤芯直径对温度灵敏度基本没有影响,灵敏度约为12.5pm/℃。

关键词：单模-多模-单模光纤结构温度特性热光效应热膨胀效应纤芯直径

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多模光纤作可饱和吸收体的锁模光纤激光器

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光电工程 2021年第5期48卷 33-39页

作者：洪瑶张靓纪海莹孙梦茹王天枢长春理工大学理学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

本文报道了一种新兴的锁模方式−多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单,搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤,利用这种单模−多模−单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制,从而实现锁模脉冲输出。SMS结构... 详细信息

本文报道了一种新兴的锁模方式−多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单,搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤,利用这种单模−多模−单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制,从而实现锁模脉冲输出。SMS结构实现锁模需要对多模光纤的长度进行精确控制,本文提出将SMS结构缠绕进偏振控制器中,通过理论推导偏振控制器对多模光纤中传输光相位的调控,以实现可饱和吸收效应。在263 mW泵浦功率下实现了24.83 MHz重复频率的传统孤子脉冲输出,其脉冲间隔为40.12 ns,信噪比为50.8 dB,中心波长为1881.7 nm。通过调节偏振控制器和泵浦功率实现孤子分子与传统孤子脉冲的转换。在410 mW的泵浦阈值下实现了25 MHz重复频率的孤子分子脉冲输出,其脉冲间隔为40.3 ns,信噪比为54.4 dB,中心波长为1887.60 nm。

关键词：光纤激光器锁模激光器单模-多模-单模光纤结构非线性多模干涉

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基于多模干涉效应的2μm脉冲光纤激光器

基于多模干涉效应的2μm脉冲光纤激光器

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作者：洪瑶长春理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着2μm锁模光纤激光器的飞速发展,使其在生物医疗、激光测距、非金属材料加工、红外光学频率合成和高速光通信等领域都有着巨大的应用潜力。由于掺铥光纤在1.8μm到2.1μm波段的宽光谱激光增益范围内具有功率扩展性良好和效率... 详细信息

近年来,随着2μm锁模光纤激光器的飞速发展,使其在生物医疗、激光测距、非金属材料加工、红外光学频率合成和高速光通信等领域都有着巨大的应用潜力。由于掺铥光纤在1.8μm到2.1μm波段的宽光谱激光增益范围内具有功率扩展性良好和效率高等优点,因此对于2μm掺铥锁模光纤激光器的研究引起了研究者们的极大兴趣。然而,在全光纤化的2μm激光器的谐振腔中,对基于光纤的多模干涉效应制成的类饱和吸收体进行锁模操作的研究相对较少。因此,本文开展了基于多模干涉效应的2μm脉冲光纤激光器的研究,并对多种超短脉冲的产生方法进行了实验分析,主要研究内容包括:1、研究了一种新兴的被动锁模方式——多模干涉锁模。通过在单模光纤激光器中熔接一段短的渐变折射率多模光纤搭建单模-多模-单模(SMS)结构,利用该结构的多模干涉效应实现类可饱和吸收机制,最终完成锁模脉冲操作。2、搭建了基于单SMS结构的2μm掺铥光纤激光器,实现了传统孤子脉冲与孤子分子脉冲输出。锁模需要对多模光纤长度进行精确控制,通过将多模光纤缠绕进偏振控制器中,实现类似可饱和吸收体的作用。研究了多模光纤长度对锁模性能的影响,表明该SMS锁模结构可以有效降低多模光纤长度对锁模性能的影响,最终在单SMS结构中可以实现稳定的传统孤子与孤子分子的转换。在泵浦功率为256 m W时,产生的传统孤子中心波长为1887.60 nm,其3 d B带宽为3.83 nm,脉冲宽度为3.18ps,同时实现25nm的可调谐范围;在泵浦功率为389m W时,实现中心波长为1888.12 nm,调制周期为2.72 nm的孤子分子。3、搭建了基于双SMS结构的2μm掺铥光纤激光器,研究了缠有渐变折射率多模光纤的偏振控制器对SMS结构锁模性能的影响。理论分析与实验相结合,对环形腔进行改良,抑制了脉冲不稳定的现象,最终在双SMS结构中实现稳定的传统孤子与束缚态脉冲输出。在泵浦功率为390m W时,传统孤子脉冲的中心波长为1987nm,脉冲宽度为3.39ps;3d B带宽为4.24nm;在泵浦功率为497m W时,双脉冲束缚态的中心波长为1984.28nm,调制周期为1.75nm。

关键词：掺铥光纤激光器多模干涉效应锁模激光器单模-多模-单模光纤结构

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错位结构全光纤扭转传感器的研究

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光学与光电技术 2022年第4期20卷 135-138页

作者：李婷婷蒋洁张楠陈晓涌孙敬华汕头大学理学院广东汕头515063 东莞理工学院电子工程与智能化学院广东东莞523808

全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点,近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪,并将其应用于矢量扭转测量。实验证明,若以强度解调,传感器在顺时针及逆时针扭... 详细信息

全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点,近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪,并将其应用于矢量扭转测量。实验证明,若以强度解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为-0.225 dB/(°·m)和0.148 dB/(°·m);若以波长解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/(°·m)和0.222 nm/(°·m)。不管采用哪种解调方法,传感器在0~180°范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好,可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量,如温度、曲率等。

关键词：全光纤干涉仪光纤传感器单模-多模-单模光纤结构扭转传感器灵敏度

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光纤周界防区入侵事件的模式识别研究

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中国激光 2019年第10期46卷 267-276页

作者：陈沛超游赐天丁攀峰华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021 福建省光传输与变换重点实验室福建厦门361021 华侨大学工学院福建泉州362021

采用单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光路,针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)和卷积神经网络(CNN)相结合的模式识别分类方法。该方法对入侵信号进行STFT以获得时频图,制作成训练集和测试集;将训练集输入到... 详细信息

采用单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光路,针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)和卷积神经网络(CNN)相结合的模式识别分类方法。该方法对入侵信号进行STFT以获得时频图,制作成训练集和测试集;将训练集输入到三种网络模型中进行训练,根据工程应用指标选择合理的网络模型;利用网络模型对测试集进行分析,得到入侵信号的识别结果。采用4种入侵信号对该方法的有效性和实时性进行验证。结果表明,该方法可以高效识别人为入侵信号和非人为入侵信号,并可以通过增加含有不同类型噪声的入侵信号种类和数量来验证此方法的稳健性,减少了入侵信号的漏报率和误报率,提高了SMS光纤结构在周界防区模式识别中的应用价值。

关键词：光纤光学周界安防单模-多模-单模光纤结构短时傅里叶变换卷积神经网络

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基于三段式结构的光纤液体折射率传感器的性能研究

基于三段式结构的光纤液体折射率传感器的性能研究

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作者：任怀博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着光纤传感技术研究,光纤传感器在许多领域展开了应用。反应液体光学特性的关键参数之一是折射率,对检测与控制溶液浓度具有重要作用。光纤折射率（RI）传感器在生物、食品和化学工业中具有广泛的应用前景。基于光纤内马赫曾德尔干涉... 详细信息

随着光纤传感技术研究,光纤传感器在许多领域展开了应用。反应液体光学特性的关键参数之一是折射率,对检测与控制溶液浓度具有重要作用。光纤折射率（RI）传感器在生物、食品和化学工业中具有广泛的应用前景。基于光纤内马赫曾德尔干涉仪（MZI）的RI传感器已得到广泛研究,但加工MZI的方法通常需要复杂的制造工艺或相对昂贵。近年来,基于芯径不匹配的MZI由于易于制造和结构坚固而受到更多关注,如夹在两根薄芯光纤（TCF）之间的单模光纤（SMF）组合、单模多模薄单模（SMTS）光纤结构用于RI测量。本论文在综述了光纤传感器的发展与应用及研究现状的基础上,主要利用三段式光纤结构进行折射率传感的研究,如单模-多模-单模光纤结构、单模-细芯单模-单模光纤结构,沉积金纳米颗粒的多模-多模-多模光纤结构进行折射率传感。具体内容如下:首先,在理论分析方面,推导了SMS光纤传感器折射率灵敏度的数学公式,并利用BPM软件对SMS结构内部的光场进行了仿真,模拟了不同直径多模光纤对灵敏度的影响。在实验验证方面,利用单模光纤和多模光纤制作单模-多模-单模光纤结构,利用氢氟酸溶液腐蚀多模光纤的包层。探究了多模光纤直径和长度对单模-多模-多模光纤（SMS）液体折射率传感器灵敏度的影响。其次,在理论分析方面,推导了异芯光纤结构传感器折射率灵敏度的数学公式,并利用BPM软件对异芯光纤结构内部的光场进行了仿真,模拟了不同直径细芯单模光纤对灵敏度的影响。在实验验证方面,利用细心单模光纤（TCSMF）和单模光纤制作了单模-细心单模-单模光纤（STCS）结构,利用氢氟酸溶液腐蚀TCSMF的包层,探究了TCSMF直径和长度对异芯光纤结构液体折射率传感器灵敏度的影响。最后,利用105μm多模光纤和62.5μm多模光纤制作了62.5μm多模光纤-105μm多模光纤-62.5μm多模光纤（MMM）结构,利用氢氟酸溶液腐蚀105μm多模光纤光纤的包层,采用逐层沉积法将制备金纳米颗粒沉积在105μm多模光纤表面,探究了金纳米颗粒层数、105μm多模光纤度、逐层沉积时间对MMM光纤液体折射率传感器灵敏度的影响。

关键词：折射率传感单模-多模-单模光纤结构单模-细心单模-单模光纤结构金纳米颗粒多模-多模-多模光纤结构

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光纤周界防区入侵事件的识别方法研究

光纤周界防区入侵事件的识别方法研究

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作者：陈沛超华侨大学

学位级别：硕士

随着光纤传感技术的迅猛发展,其在安防领域的应用也逐渐显现出与众不同的优势。但在光纤周界安防系统中,人为入侵事件经常被误判为非人为入侵事件,这样不仅浪费掉大量的人力和物力,而且还严重地危及人民群众的生命财产安全。因此如何设... 详细信息

随着光纤传感技术的迅猛发展,其在安防领域的应用也逐渐显现出与众不同的优势。但在光纤周界安防系统中,人为入侵事件经常被误判为非人为入侵事件,这样不仅浪费掉大量的人力和物力,而且还严重地危及人民群众的生命财产安全。因此如何设计出一种可靠且高效的光纤周界入侵探测系统,使其可以迅速且无误地识别人为入侵事件和非人为入侵事件,这一直吸引着很多研究人员的注意。但到目前为止,这仍然是一项急需解决的难题。针对如何降低光纤周界入侵事件的误报率,本文从光路结构的选择,信号特征提取算法的优化以及神经网络模型的选取这三个方面进行深入地分析,并因此设计出了两种不同的入侵事件识别方法,其主要研究内容如下:1.本文介绍了单模-多模-单模（SMS）光纤结构作为周界防区传感单元的设计原理,并采集了四种典型的入侵事件,即包含敲击事件和摇晃事件的人为入侵事件和包含刮风事件和下雨事件的非人为入侵事件。2.针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了两种不同的特征提取方法。其一是利用小波阈值去噪结合短时傅里叶变换（STFT）对入侵信号作时频分析以得到时频图,然后将时频图转为黑白图并将其分成训练集和测试集;其二是将入侵信号通过滤波器组进行滤波处理,对滤波后的不同频段信号作以奇异值和峭度值作为组合向量的特征提取,并将得到的特征向量分为训练集和测试集。3.针对入侵信号的不同特征表达形式,选用了两种不同的神经网络模型去识别分析。其一是设计以黑白图片作为输入形式的卷积神经网络（CNN）模型;其二是设计以特征向量作为输入形式的概率神经网络（PNN）模型,并利用樽海鞘群算法（SSA）来优化PNN模型中的平滑因子。和大多数基于群机制的元启发式算法一样,SSA存在着收敛性差和容易陷入局部最优的缺点。因此,我们将权重因子和自适应变异算子嵌入到SSA中以更好地优化PNN中的平滑因子。4.我们深入地讨论和分析了上述两种不同的入侵事件识别方法。大量的实验结果表明,相比于CNN模型,经改进的樽海鞘群算法（ISSA）优化的PNN模型更能高效地识别和区分出人为入侵信号和非人为入侵信号,从而减少了入侵信号的误报率,提高了SMS光纤结构在周界防区中的应用价值。

关键词：周界防区单模-多模-单模光纤结构特征提取神经网络模型樽海鞘群算法

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多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响

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河北大学学报（自然科学版） 2018年第5期38卷 466-471,542页

作者：张荣香张建飞赵新民李红莲刘涛王羽河北大学物理科学与技术学院河北保定071002 易县职业技术教育中心河北易县074200 河北大学质量技术监督学院河北保定071002 华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收... 详细信息

基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化仅对SMS光纤结构透射光谱的传输损耗有影响,并且随着多模光纤包层吸收系数随温度的变化率增大,传输损耗的变化增大;而不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化对SMS光纤结构透射光谱的特征谷位置没有影响.从而得到多模光纤包层吸收特性主要影响基于传输损耗变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性,而对基于特征波长变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性没有影响.

关键词：单模-多模-单模光纤结构多模光纤包层吸收特性特征波长传输损耗

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单模—多模—单模光纤结构的研究与应用

单模—多模—单模光纤结构的研究与应用

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作者：高麒麟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

单模-多模-单模(SMS)光纤结构是一种基于多模光纤内模式干涉效应的新型光纤器件。利用这种光纤结构的光谱响应和环境响应特性可以制作诸如应变传感器、温度传感器、光纤透镜、边缘滤波器和带通滤波器等多种新型光纤器件,为光纤通信和光... 详细信息

单模-多模-单模(SMS)光纤结构是一种基于多模光纤内模式干涉效应的新型光纤器件。利用这种光纤结构的光谱响应和环境响应特性可以制作诸如应变传感器、温度传感器、光纤透镜、边缘滤波器和带通滤波器等多种新型光纤器件,为光纤通信和光纤传感提供了一种全光纤解决方案,并因具有易封装、易与光纤系统连接等诸多优点而拥有巨大潜力,将在光纤领域得到广泛研究。本论文对基于阶跃型大芯径多模光纤的单模-多模-单模光纤结构进行了较为全面的研究。首先,对单模-多模-单模光纤结构的模式干涉效应和光谱响应特性给出了理论分析,并对借助数值仿真方法给出了直观的光场分布和光谱响应曲线的数值解。然后,借助宽谱光源和光谱分析仪测试了单模-多模-单模光纤结构的透射光谱特性,包括光谱随温度、应变和弯曲影响的变化特性等。最后,重点研究了两种基于单模-多模-单模光纤结构的应用：(1)基于单模-多模-单模光纤结构的折射率传感器,有效地实现了外界折射率测量,并提出通过腐蚀多模光纤包层的方法提高传感器灵敏度以及改变传感器动态范围的方案;(2)基于单模-多模-单模光纤结构的强度型光纤光栅解调器,该方案实现了低成本、高响应速率的光纤光栅动态传感的解调。

关键词：单模-多模-单模光纤结构多模干涉光纤滤波器传感解调

来源：评论

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基于磁敏材料的光学电流互感器的理论与应用研究

基于磁敏材料的光学电流互感器的理论与应用研究

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作者：张荣香天津大学

学位级别：博士

基于磁敏材料的光学电流互感器具有无绝缘要求,无高压端开路危险和满足智能电网数字化输出需求等诸多优点,是目前世界各国电流互感器发展的一个重要方向。本工作以电压等级日益增高的电力系统中对性能优良的电流互感器的重大需求为出发... 详细信息

基于磁敏材料的光学电流互感器具有无绝缘要求,无高压端开路危险和满足智能电网数字化输出需求等诸多优点,是目前世界各国电流互感器发展的一个重要方向。本工作以电压等级日益增高的电力系统中对性能优良的电流互感器的重大需求为出发点,针对不同测试环境、测试对象对电流互感器精度和灵敏度的不同要求,对基于法拉第磁敏材料和新型磁流体磁敏材料的光学电流互感器进行性能和应用研究,针对每种互感器中存在的关键问题提出相应解决方法。本文主要工作如下:1、对基于法拉第磁敏材料的磁光晶体棒光学电流互感器,深入分析了正交探测方式提高信噪比的能力,对本课题组制作的磁光晶体棒电流互感器进行了性能研究,并详细推导了磁光晶体棒与导线不同位置时法拉第旋转角和电流之间的关系,从实验和理论两方面分析了导线距离和方位变化对电流传感性能的影响。2、对基于法拉第磁敏材料的光纤环式电流互感器,提出了利用穆勒矩阵和邦加球直观分析互感器中偏振光特性的方法,并利用此方法首先分析了这种互感器中最主要的问题,即线性双折射问题的影响,然后针对利用法拉第反射镜的光纤环式全光纤电流互感器分析了法拉第反射镜的作用,并进一步提出了利用偏振复用技术解决线性双折射问题的方法。3、深入分析了单模-多模-单模(SMS)光纤结构的模式干涉原理,并重点对SMS光纤结构的温度交叉敏感特性进行了研究。结果表明多模光纤包层材料的热光效应和封装材料的热膨胀效应是影响其温度性能的两个最主要因素,从而为本工作制作的基于磁流体和SMS光纤结构的电流互感器的温度特性研究和温度补偿方法提供了支持和参考。4、基于磁流体的磁控折射率特性和吸收特性以及SMS光纤结构的多模干涉原理制作了磁流体式电流互感器,随后对所制作电流互感器的传感性能进行了测试,得到基于干涉光谱特征波长变化和传输损耗变化解调的电流检测灵敏度分别为7.8pm/A(78pm/Oe)和0.0092dB/A(0.092d B/Oe)。5、对磁流体式电流互感器提出了两种改进其灵敏度的方法。一种是针对基于传输损耗变化解调电流信息的方式,提出了利用宽带光总范围内传输损耗变化代替单波长处传输损耗变化的方法,结果表明电流灵敏度至少提高到344倍。另一种是根据弯曲能够增加光纤倐逝场能量的原理,提出了利用U型弯曲SMS光纤结构提高电流检测灵敏度的方案,结果表明基于特征波长变化和传输损耗变化解调的U型结构电流互感器的灵敏度分别是直互感器灵敏度的4.3倍和4.0倍。

关键词：光学电流互感器磁敏材料法拉第效应磁流体单模-多模-单模光纤结构

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