摘要：光纤磁场传感器具有抗干扰能力强、小型化、低成本等技术优势。为了实现对空间磁场矢量的测量,基于磁光晶体提出了一种光纤三维磁场传感器。然后,设计和构建了光纤三维磁场传感器传感探头,搭建了光纤三维磁场测量系统。分析基于磁光晶体光纤三维磁场传感器的非正交误差,通过对基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器三个传感单元两两夹角的准确测量,对系统三轴非正交误差进行标定补偿。实验测试装置利用一对通电线圈构建一维磁场对光纤三维磁场传感器系统进行三维正交标定,三轴标定精度分别为0.19°、0.26°和0.22°。实验结果表明,该基于磁光晶体光纤三维磁场传感器可实现0.2μT磁场强度分辨率和0.5°角度分辨率的磁场矢量测量。

摘要：非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响,所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法,设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统,并对反射相移进行了有效补偿,此外,还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响,具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明:非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移,将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外,随着温度的变化,相移也会发生变化,相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点,该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。

摘要：在偏振敏感光纤系统中,光纤双折射是重要的参量。基于压电陶瓷的单模光纤(single-mode fiber,SMF)拉伸器是光纤系统中引入应变、光程或相位变化等常用的器件,而少有人关注过光纤拉伸器引入的双折射特性。本文提出基于分布式偏振分析的SMF拉伸器双折射特性表征方法,结合全穆勒矩阵分析和光频域反射仪技术,可以得到SMF拉伸器缠绕光纤的分布式双折射特性。实验得到:在光纤拉伸器使用过程中,光纤双折射随驱动电压增大而增加;当光纤拉伸器缠绕光纤表面不平整时,可引入更高的基底双折射,且在施加驱动电压时,基底双折射增加更加明显;设计合适的拉伸机构和光纤缠绕方法,能有效地避免光纤拉伸器使用过程中双折射的改变,但可能会引入较强的基底双折射。本文研究结果对于在偏振敏感光纤系统中使用光纤拉伸器时系统性能的评估及优化具有指导意义。

摘要：设计并演示了一种2μm波段高信噪比混合复合谐振腔型单纵模(SLM)掺铥光纤激光器(TDFL)。混合复合谐振腔由基于3个均匀光纤布拉格光栅(FBG)和2个光纤耦合器(OC)的非对称线形复合四腔和基于另外2个OC的双OC环形腔组成。基于游标原理,非对称线形复合四腔可以实现激光SLM选择。双OC环形腔作为窄带滤波器,进一步确保激光器长时间SLM稳定运行。采用放大的1567 nm激光泵浦掺铥光纤,当泵浦功率为2.80 W时,激光输出中心波长为2049.160 nm,输出功率为15.47 mW,光信噪比高达75.65 dB,200 min测量时间内波长和功率波动分别小于0.005 nm和0.85 dB,10 min测量时间内激光可以保持稳定的SLM运行,激光器的阈值泵浦功率和斜率效率分别为1.75 W和1.43%。提出的TDFL在自由空间光通信、激光雷达、光学传感等领域具有潜在的应用价值。

摘要：因磁光开关的开关速度快、可靠性高、串扰小等特点,提出一种基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达。分析了基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达的成像原理,实验测试影响激光雷达性能的磁光开关相关性能参数,包括延迟时间、开关上升沿时间、插入损耗、回波损耗。随后,基于1×8光纤磁光开关搭建了时分复用全固态激光雷达实验系统,通过磁光开关将光路切换到二维光束阵列不同位置的光纤通道中,基于飞行时间(ToF)测距技术实现了激光雷达的快速三维成像。最终,通过对空间目标构建三维点云图,验证了该雷达系统的全固态三维成像能力,实现了510.3 Hz的扫描频率和0.36°的角度分辨率,并通过微平移台可将角度分辨率提高到0.18°。与micro-electro-mechanical system(MEMS)和光学相控阵的光束成像技术相比,所设计的技术方案具有成本低、能量利用率高和光束质量高等优点。

摘要：傅里叶域锁模是一种可以同时获得快速频率或波长扫描和高质量激光输出的方法。以掺铒光纤激光器为例,首次系统性地论证了傅里叶域锁模扫频激光器的研究方法,主要内容包括激光谐振腔长与扫描滤波器速率匹配、腔内色散管理、扫描滤波器性能表征、激光增益介质特性分析、激光器系统设计等理论、原理及方法研究过程,以及激光极限锁模范围、单向扫描性能、不同延迟光纤和滤波器驱动频偏对激光输出功率影响、不同扫描方向激光瞬时线宽受滤波器驱动频偏影响等实验研究与讨论过程。同时,首次演示了以掺铒光纤为激光增益介质且波长扫描范围为3.072 nm、光信噪比为57.31 dB、扫描速率为62.918 kHz、瞬时线宽为4.28 GHz的高质量傅里叶域锁模扫频光纤激光输出,并讨论了其性能进一步提升方法。本文对于初步接触傅里叶域锁模扫频激光技术的研究人员具有重要的指导意义。