长周期光纤光栅特性的理论及实验研究

从耦合模理论出发,推导出长周期光纤光栅谐振波长,透射谱峰值及带宽的表达式,并进一步分析了在不同写入条件下对长周期光栅特性参数的影响.在此基础上提出了一种制作不同特性长周期光栅的方法,利用这种方法我们获得了35nm带宽内增益波动±0.6dB的平坦化EDFA.     

低偏振模色散光纤的研制

光纤中的偏振模色散是限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素，利用模耦合理论，采用在光纤拉丝过程中同时旋转预制模的工艺来增强模耦合，实现了光纤偏振模色散的减小，能保证普通单模光纤的偏振模色数值小于０．５ｐｓ／√ｋｍ。     

DWDM最好的传输媒体-非零色散位移单模光纤

1 概述 近年来,信息高速公路和多媒体通信技术迅速发展,使长距离、高比特率数字通信变得尤为重要.同时高速光通信技术又对光纤的工作波长、衰耗、色散、非线性效应以及偏振模色散等提出了更高要求.以前光信号在光纤中的传输距离主要由光纤衰耗以及光纤与光纤之间的接头衰耗决定.     

三种保偏光纤的偏振特性研究

应用全矢量模型对3种保偏光纤——椭圆芯光纤、椭圆芯光子晶体光纤和六角芯光子晶体光纤的偏振特性进行了分析。3种保偏光纤的基模场均具有较强的线偏振特性,光子晶体保偏光纤的模式双折射和走离幅度比椭圆芯光纤高1～2个量级。其中六角芯结构更为有效,该结构不仅能有效地限制模场,而且模式双折射和走离幅度比椭圆芯光子晶体光纤高1倍。在所讨论的光子晶体保偏光纤中,大的走离使x和y两个偏振基模无法满足耦合所需的相位匹配条件,耦合效率大幅度下降,更易实现光的保偏传输。这为研制高性能的保偏光纤提供了一条新的途径。     

单模光纤双折射色散的研究

光纤偏振模色散是限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素，在国内首次用两种方法实现了对光纤偏振模色散的测量；波长扫描法能测量较大范围内的偏振模色散，可以做为基准测量法，改进的ＯＴＤＲ可以近似测量偏振模色散较小的光纤，但它可以看到光纤中的每一段的具体双折射特性。     

电磁差速耦合轮对导向机理

为解决独立旋转车轮在直线上不易自动对中和小半径曲线通过能力不足的导向问题,国内外学者提出了诸多耦合轮对技术方案.文中提出了一种新的电磁差速耦合轮对技术方案,该技术方案是在独立旋转车轮的基础上横向加装电磁耦合器构成耦合轮对,以实现独立旋转车轮差速控制.利用电磁耦合器的等效电路计算电磁耦合器传递的电磁耦合力矩,通过对电磁差...     

光纤光栅应变特性及其在槽形梁试验量测中的应用

设计了一种等强度悬臂梁结构,将光纤光栅(FBG)粘贴于悬臂梁表面,研究光纤光栅波长与应变变化的关系,通过给等强度悬臂梁加载砝码,将光纤光栅传感器与电阻式应变片所测应变进行对比,结果表明光纤光栅具有良好的线性应变—波长特性。通过在光纤光栅上直接施加砝码研究了光纤光栅的应变量程及预拉力,在此基础上,研制了测试范围±2 000×10-6、分辨率1×10-6的钢筋式光纤光栅应变传感器,并在槽形梁受力性能试验中应用,与电阻式应变片的对比结果表明,光纤光栅传感器可以正确反映槽形梁在荷载作用下的受力状态。     

基于FBG的悬挂式单轨列车位置检测方法研究

提出了一种采用光纤光栅传感技术实现悬挂式单轨列车位置检测的方法和系统。在室外轨道区段分界处设置一套光纤光栅传感器,并将其安装在列车车轮走行的轨道梁底板上;室内调制解调仪内置信号发送器,通过光缆将光信号发送给光纤光栅传感器。列车车轮作用在轨道梁底板所产生的应变导致光纤布拉格光栅出现波长漂移,调制解调仪通过光纤布拉格光栅波长的变化,计算出轨道梁产生应变的大小,并将解调数据(应变信号)发送给信号处理主机。信号处理主机根据解调数据的突变点,识别悬挂式单轨列车的运行位置。该系统除了可以识别列车所在轨道区段的占用状态以外,还可通过对列车轮对数的统计,实现列车完整性检测。     

芯径渐缩光纤对孤子传输的影响

通过芯径渐缩、指数型连续渐缩或阶梯型离散渐缩的方法，可获得色散随距离下降的光纤，能补偿光纤损耗对孤子传输的影响，但芯径的连续变化，将导致模耦合。分析发现，在连续缩光纤中，即使Ｖ〈２．４０４８始终满足，仍可存在两种模式：其一是Ｚ→∞的稳态模，另一为兼有导模和辐射模部分性质的一种特殊模式，称为“过渡模”，该模式的模式场是一系列ＬＰ的模式场的迭加，它包括导模ＬＰ０１的模场式和辐射模ＬＰ的模式场，随着ｒ→     

CG-DBR光纤激光器的特性分析

利用耦合模理论和数值方法，对常耦合系数线性啁啾光栅分布布拉格反射（ＣＧＤＢＲ）结构光纤激光器的特性进行分析，并得到了阈值增益和纵模谱。为进一步的设计与制作提供理论指导。     

光纤Bragg光栅粘贴式应变传感器的研究

在分析光纤Bragg光栅的温度应变交叉敏感机理的基础上,设计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的光纤Bragg光栅表面粘贴式应变传感器。实验结果表明：传感器的应变敏感性增至原来的1．6倍,温度敏感性降低至封装前的17％,具有良好的温度补偿和应变增敏效果;该传感器可用于对铁路铁轨、桥梁、隧道等的健康监测。     

光纤光栅锚端预应力传感器的研究

针对传统检测方法长期稳定性差、不能实现分布式测量、信号不能远距离传输等缺点,基于光线光栅的优点,以及预应力钢绞线的特殊结构和复杂工作情况,提出基于光纤光栅的预应力结构锚端传感测试方案,对光纤光栅预应力传感器进行研究。实验结果表明,该传感器重复性好,测量精度高,可以满足预应力锚端监测的需要。     

应用光纤光栅传感技术监测铁路钢桥螺栓断裂脱落的模型试验研究

为控制铁路钢桥高强度螺栓断裂脱落造成的铁路运营安全隐患,提出了一种基于光纤光栅传感技术的螺栓断裂脱落监测方法。从螺栓断裂脱落监测和防护2方面入手,设计了针对联结节点螺栓群的防护装置,避免断裂螺栓脱落侵入线路。以断裂螺栓部件冲击防护装置产生的应变作为脱落损伤标识量,利用布置于钢桁梁上的光纤光栅传感器测量应变,根据应变的变化确定螺栓断裂脱落情况。通过制作钢桥横联联结节点模型开展了螺栓断裂脱落监测试验,试验结果表明,该方法能够有效监测螺栓断裂脱落的时间、数量及位置信息,初步验证了应用于螺栓断裂脱落监测的可行性,为工程应用奠定了基础。     

非惯性坐标在列车纵向力分析中的运用

考虑车体与钩缓系统位移而造成的钩缓系统各部件间几何非线性特点,本文提出一种新的非线性列车车钩缓冲系统模型。忽略钩缓系统各部件惯性,将系统坐标分成惯性坐标和非惯性坐标:惯性坐标描述有惯性力作用其上的车体运动,与惯性力无关的非惯性坐标描述钩缓系统各部件的运动。在不增加状态方程数量、系统惯性坐标数量和约束方程数量的前提下,建立一个较为详细的钩缓系统模型,以体现系统各部件的运动自由度。本模型可在车体任意三维运动时捕捉钩缓系统各部位的运动自由度,而既有的简化钩缓系统模型则未能体现这一点。该方法还可避免由于过小质量的引入而带来系统微分方程组的刚性问题。最后,本文给出一个简化的列车模型算例来展示所述方法的运用。     

相位掩膜生成光纤布拉格光栅的研究

介绍了相位掩膜法制作光纤光栅的近场理论分析和相关实验。在最佳实验条件下，制作出高质量的啁啾光纤光栅，中心波长为1546.9nm，带宽0.849nm，功率波动小于1dB，时延波动小于30ps。用该光栅对10Gb/s，100kmG,652光纤的色散补偿取得了很好的效果。色散补偿量大于98%。     

地铁车站结构健康监测研究

首次建立地铁车站结构健康监测系统。运用光纤光栅传感器和振弦传感器,对施工期间的北京地铁10号线国贸站的车站结构进行了一系列监测。光纤光栅传感器和振弦传感器的监测数据吻合良好,捕捉到车站结构上部路面塌陷时结构内部的应变变化,并且监测到地铁车站二衬结构的受力状态。基于水化热理论和混凝土早龄期徐变理论,通过有限元方法,计算了车站结构底板的温度和中层板混凝土早龄期徐变,计算结果和监测数据吻合较好,考虑混凝土早龄期徐变的结果与监测数据更加接近。此外,基于GIS技术,开发了地铁车站结构监测信息管理系统。     

基于光纤光栅传感的新型磁悬浮列车定位方法的研究

针对磁悬浮列车高速、悬浮运行和直线电机分段驱动等特性,在总结和分析现有磁悬浮列车数据采集方式的基础上,对光纤光栅的光学特性进行了研究和分析,提出采用光纤光栅传感理论来进行磁悬浮列车运行数据采集的方法,并进而提出可以用于磁悬浮列车数据采集的光纤光栅传感器结构,从理论上分析了这种结构的工作模式。实验结果表明,光纤光栅的应力特性能够满足磁悬浮列车定位的需要。     

低周期循环荷载下内嵌式光纤光栅自感知钢绞线的性能

钢绞线是预应力结构和桥梁结构中不可或缺的重要组成部分,光纤光栅与钢绞线耦合成的自感知钢绞线为其受力状态的健康监测提供了新的有效途径。为研究光纤光栅在高应变低周期循环荷载作用下能否有效跟踪钢绞线的受力状态,将中心丝持荷值、循环周期数、应力幅作为变化参数,对内嵌式自感知钢绞线进行了低周期循环拉伸试验,分析不同情况下应变与波长的关系以及监测性能。试验结果表明,内嵌式自感知钢绞线在低周期循环荷载作用下依然能保持良好监测性能,可跟踪监测钢绞线屈服力直至接近极限力,可监测钢绞线全生命周期受力状态。     

基于匹配光栅解调的FBG轨道传感器研究

通过光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理研究基于匹配光栅解调的轨道传感器问题。依据匹配光栅检测应变的原理和列车载荷作用下钢轨应变分析,设计出一种检测钢轨局部轴向应变的光纤光栅轨道传感器方案;使用列车载荷模拟平台,对研制的轨道传感器功能进行了验证。不同环境温度、不同加载频率下采集到的实验数据表明:匹配光栅的解调方法能有效地解决温度应变交叉敏感带来的问题,满足对列车计轴的要求;并在构建交通动态测重系统(WIM)方面有好的发展前景。     

青岛地铁蓄电池工程维护车车钩挂梁结构设计

文章分析了青岛地铁2号线蓄电池工程维护车出现车钩"低头"现象的原因,并给出了一种通过加装车钩挂梁结构以支撑车钩的解决方案。文章还对挂梁结构进行了强度校核,确保该结构满足实际工况需求。