电控高精度光频扫描技术及其在微位移计量和传感领域的应用

基本信息
批准号:61405184
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:徐贲
学科分类:
依托单位:中国计量大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李建庆,李裔,陈慧芳,谢江磊,单恩梅
关键词:
微波电光调制高分辨率光谱光纤传感器微位移计量
结项摘要

Higher resolution spectrum acquisition technique is important for the measurements and sensing fields. However, it is very hard to improve the spectrum resolution of the current optical spectrum analyzer and wavelength scanning lasers, by the limitation of the basic principle of the the diffraction grating and difficulties on the mechnical control accuracy. In this proposal, we will build up a new type of high resolution spectrum acquisition system. It is mainly composed of a microwave generator and a high bandwidth electro-optic modulator. Thus, the wavelength of a frequency stablized laser can be modulated with the frequency ranging to a few GHz. More important, the frequency scans at the step of kHz, which is 8×10-6pm around 1550nm. This proposal includes the following studies: (1) Combined with high fineness FP cavity, we can realize the displacement measurements at the level of sub-nanometer; (2) Studying the polarization modes and high order modes in optical fiber interferometers by the use of high resolution spectrum. In this proposal, the microwave frequency scanning is applied in the optical spectrum acquisition. This technique can greatly improves the spectrum resolution and accuracy, and can be applied in optical metrology and other fields.

高精度光谱获取技术对光测量和光传感领域都有着重要的研究与应用价值。受限于衍射光栅分光技术,以及机械和温度的控制精度,现有的光谱仪和外腔扫描激光器很难在波长分辨率和精度上有更大的提高。本项目提出一种基于电频扫描的新型光谱获取技术,利用微波发生器和电光调制器对输入光移频,使光波的调谐精度与电频同步,达到kHz量级(8×10-6pm)。与现有光栅分光和外腔调谐技术相比,其波长分辨率提高了约4个数量级。基于该高精度光谱扫描技术,我们拟研究:(1)与高精细度FP干涉仪结合,实现大范围(十几mm)亚纳米分辨力的位移计量;(2)应用该光谱扫描技术观测现有光谱仪难以分辨的偏振模和高阶模,研究它们在光纤干涉仪中受压力、应力和温度等变化因素影响的机理,实现高灵敏度光纤传感测量。该研究将电频扫描技术融入光谱的获取与分析中,大幅提高了光谱分辨率和精度,在光学计量测试以及高灵敏度传感等相关领域都有着广泛的应用前景。

项目摘要

高精度光谱获取技术对光测量和光传感领域都有着重要的研究与应用价值。本项目提出并构建了一种基于电频扫描的新型光谱获取技术和系统,利用微波发生器和电光调制器对输入光移频,使光波的调谐精度与电频同步,达到kHz量级(8×10-6pm)。基于该高精度光谱扫描技术,我们研究并实现了:(1)基于高精细度的FBG-FPI干涉仪,实现了亚纳米分辨力的位移测量;(2)应用该光谱扫描技术观测现有光谱仪难以分辨的偏振模,研究它们在光纤干涉仪中受压力、应力和温度等变化因素影响的机理,实现了压力、应力和弯曲的低检测极限(分别为~46.4 nε, 1.04 km-1 and 37.5 mg)的测量;(3)应用该技术实现了基于串联光纤环的游标增敏效应的光纤应力传感系统,将应力灵敏度提高了20余倍,实现了高精度应力测量。还探索研究了多种高精度高灵敏度的光纤氢气、气压和折射率传感器。该研究在光学计量测试以及高灵敏度传感等相关领域有着广泛的应用前景。. 本项目产生了较多的研究成果。共计发表以项目主持人为第一作者或通信作者的SCI检索论文8篇(其中6篇为中科院SCI二区论文)和国际会议论文(EI检索)2篇,其中第一标注为9篇。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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