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基于多模光纤模间干涉的传感与解调特性研究

基于多模光纤模间干涉的传感与解调特性研究

作者：任乃奎哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

模间干涉传感器不仅具有传统光纤传感器耐腐蚀、抗电磁干扰、成本低等特点,还具备制作简易、灵敏度高等优势,近年来受到研究者的广泛关注进而迅猛发展。模间干涉传感器属于相位调制型的光纤传感器。本文介绍常见的相位调制型光纤传感器... 详细信息

模间干涉传感器不仅具有传统光纤传感器耐腐蚀、抗电磁干扰、成本低等特点,还具备制作简易、灵敏度高等优势,近年来受到研究者的广泛关注进而迅猛发展。模间干涉传感器属于相位调制型的光纤传感器。本文介绍常见的相位调制型光纤传感器干涉原理,对全光纤马赫曾德型干涉原理进行详细阐述。通过多模干涉理论推导出干涉极小条件下波长的表达式,得到影响波谷位置的特征参量。通过理论分析建立了模间干涉传感器波长漂移量与温度的理论模型。本文利用模间干涉原理,设计了三种马赫曾德干涉型模间干涉传感器,即芯径失配-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器、凸锥-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器及芯径失配-错位-芯径失配型全光纤马赫曾德干涉传感器;利用有限差分光束传播法对传感器中传输的模式及内部各模式光场的分布进行数值分析;对影响透射波谷位置的结构特征参数:如多模光纤长度、单模光纤长度、光纤熔接错位量、凸锥区长度及束腰直径等进行优化,得到具有高对比度的干涉透射光谱;并对全光纤马赫曾德干涉结构的特征参数进行数值优化,得到高线性度的透射谱边带。通过光纤熔接机制备芯径失配-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器、凸锥-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器及模间干涉型边带滤波器,搭建模间干涉型传感器的测温实验系统,对这两种传感器的温度特性进行实验研究。通过搭建边带滤波解调系统对滤波器的滤波解调特性进行实验验证,并提出用光谱数据计算边带滤波器透射光功率的方法以提高边带滤波的灵敏度。

关键词：光纤传感模间干涉光束传播法边带滤波解调

分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统

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强激光与粒子束 2015年第1期27卷 29-32页

作者：熊燕玲任乃奎梁欢李乔艺吴明泽杨月哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨150080

通过对该系统采集到的法布里-珀罗（F-P）标准具透射谱和光纤布拉格光栅（FBG）传感器反射谱进行寻峰算法以及拟合算法的研究,采用C语言编程和LabVIEW编程相结合的方式,实现了FBG波长信号的解调。其中,由于系统采集到的F-P透射谱和FBG... 详细信息

通过对该系统采集到的法布里-珀罗（F-P）标准具透射谱和光纤布拉格光栅（FBG）传感器反射谱进行寻峰算法以及拟合算法的研究,采用C语言编程和LabVIEW编程相结合的方式,实现了FBG波长信号的解调。其中,由于系统采集到的F-P透射谱和FBG反射谱线时域信号数据都由离散点构成,且在3dB带宽内均符合高斯曲线分布,采用高斯拟合对采集到的信号数据进行寻峰处理,提高系统精度;又由于分布式反馈（DFB）激光器的波长扫描存在着一定的非线性,采用二项式拟合对DFB激光器的波长扫描曲线进行拟合,以降低其非线性导致的误差。另外,设置一路标准FBG传感通道用于波长校准。实验研究表明该系统稳定性良好,波长测量范围为1 550.012~1 554.812nm,分辨力为1pm,精度为±10pm,验证了该系统可用于FBG波长信号检测的可行性。

关键词：分布式反馈激光器光纤布拉格光栅传感器法布里-珀罗标准具波长解调

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双曲余弦高斯涡旋光束在GRIN光纤传输的相位奇点演化特性

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光电子·激光 2024年

作者：秦燕文任乃奎尹晓金霍楠李晋红王静太原科技大学应用科学学院山西省光场调控与融合应用技术创新中心

基于柯林斯衍射积分公式，研究了双曲余弦高斯涡旋光束(vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beam，vCHGB)在径向梯度折射率(gradient index，GRIN)光纤传输过程中相位奇点的演化特性。推导出vCHGB在GRIN光纤中传输的电场解析表达式。通... 详细信息

基于柯林斯衍射积分公式，研究了双曲余弦高斯涡旋光束(vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beam，vCHGB)在径向梯度折射率(gradient index，GRIN)光纤传输过程中相位奇点的演化特性。推导出vCHGB在GRIN光纤中传输的电场解析表达式。通过数值模拟研究了光束调制参数和拓扑荷数对光束传输特性的影响。结果表明：当光束拓扑荷数大于2时，相位奇点会发生分裂，拓扑荷数不同相位奇点的分裂规律也不同；在传输过程中，光束的光强分布、相位分布以及分裂的相位奇点与原点的间距均随传输距离的增大而呈现周期性变化；此研究结果在大容量高速率光纤通信领域具有潜在的应用价值。

关键词：双曲余弦高斯涡旋光束梯度折射率光纤传输特性奇点分裂

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多模光纤模间干涉传感器研究进展

激光与光电子学进展 2016年第7期53卷 1-9页

作者：任乃奎熊燕玲吴明泽李炜峥哈尔滨理工大学应用科学学院黑龙江哈尔滨150080

多模光纤模间干涉传感器因其自身结构简单、成本低廉、重量轻、灵敏度高、集成度好、不受电磁干扰等优点成为光纤传感器的研究热点,广泛应用于大型结构安全监测中应力、温度、振动、位移等物理量的测量。多模光纤模间干涉传感器的研究... 详细信息

多模光纤模间干涉传感器因其自身结构简单、成本低廉、重量轻、灵敏度高、集成度好、不受电磁干扰等优点成为光纤传感器的研究热点,广泛应用于大型结构安全监测中应力、温度、振动、位移等物理量的测量。多模光纤模间干涉传感器的研究主要以迈克耳孙干涉和马赫-曾德尔干涉为主。传感器的传感臂由单模光纤和多模光纤构成,通过不同光纤的熔接实现模式耦合。通过腐蚀传感光纤并涂覆相应的敏感材料,实现折射率、浓度、磁场等物理量的测量。光纤模间干涉传感器的制作主要是传感光纤、光纤熔接方式的选择及参数的优化。综述了近年来国内外多模光纤模间干涉传感器的研究进展并分析了各自的优缺点。

关键词：光纤光学光纤传感器模间干涉多模光纤模式耦合

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基于DFB激光器调谐的FBG波长解调仿真研究

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基于DFB激光器调谐的FBG波长解调仿真研究

黑龙江、江苏、山东、河南、江西五省光学（激光）联合学术‘13年会

作者：吴明泽邹基蕴马振宇徐浩任乃奎熊燕玲哈尔滨理工大学应用科学学院

在光纤布拉格光栅(FBG)传感器分布式测量系统中,信息解调是关健技术之一。本论文以FBG传感为前提,法布里-珀罗标准具(F-P)透射谱为标准参照,通过分布式反馈(DFB)激光器动态同步扫描FBG传感器和F-P标准具进行解调,建立FBG反射谱和F-P透... 详细信息

在光纤布拉格光栅(FBG)传感器分布式测量系统中,信息解调是关健技术之一。本论文以FBG传感为前提,法布里-珀罗标准具(F-P)透射谱为标准参照,通过分布式反馈(DFB)激光器动态同步扫描FBG传感器和F-P标准具进行解调,建立FBG反射谱和F-P透射谱波长与时间的关系,建立了基于Labview软件的仿真。本论文基于DFB激光器的带宽窄、波长可调谐的优点,提出了一种基于LabVIEW实现可

关键词： DFB激光器光纤布拉格光栅 F-P标准具 LabVIEW仿真

来源： cnki会议评论

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以竞促公：垄断规制与企业内部薪酬差距

数量经济技术经济研究 2025年

作者：刘成奎王浩武汉大学经济与管理学院武汉大学财政金融研究中心

市场竞争作为优化资源配置的常用制度性安排，却少有研究关注竞争对微观企业内部产生的再分配后果。本文借助2008年中国实施《反垄断法》的准自然实验，实证探究了竞争环境改善对企业内部薪酬差距的影响及机制。研究发现，《反垄断法》... 详细信息

市场竞争作为优化资源配置的常用制度性安排，却少有研究关注竞争对微观企业内部产生的再分配后果。本文借助2008年中国实施《反垄断法》的准自然实验，实证探究了竞争环境改善对企业内部薪酬差距的影响及机制。研究发现，《反垄断法》的实施显著缩小了企业内部薪酬差距，且该效应主要源于管理层薪酬下降所致。从内在作用机理来看，反垄断政策通过降低企业租金分享所引致的合理薪酬差距和减小企业代理问题所造成的超额薪酬差距，从而共同对企业内部薪酬差距产生影响。异质性分析表明，反垄断政策对企业内部薪酬差距的收敛效应在租金分享弹性较高、员工议价能力较弱、内部治理环境较差以及外部审计监督较松的企业中更为明显。本文从企业内部薪酬差距的角度，丰富了垄断规制的经济效应研究，同时为在市场经济改革进程中如何推进实现共同富裕提供有益参考。

关键词：反垄断法租金分享代理问题薪酬差距

面向水下目标搜救的潜器探测模型构建与性能分析

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控制与决策 2025年第1期40卷 170-179页

作者：于传合高卫华李树奎葛骑岐唐山港集团股份有限公司京东方科技集团股份有限公司上海交通大学电子信息与电气工程学院

水下潜器凭借其强机动性和自主性,已成为海事搜索救援中的必要设备.现有研究普遍通过随机部署潜器的方式来实现给定水域目标探测,并没有从理论上对探测航迹和队形进行建模分析.鉴于此,首先,证明随机选择起点和移动方向的潜器,直线航迹... 详细信息

水下潜器凭借其强机动性和自主性,已成为海事搜索救援中的必要设备.现有研究普遍通过随机部署潜器的方式来实现给定水域目标探测,并没有从理论上对探测航迹和队形进行建模分析.鉴于此,首先,证明随机选择起点和移动方向的潜器,直线航迹是实现最大覆盖和最大目标探测概率的最优航迹;然后,基于上述探测航迹,采用测度理论建立面向水下搜索救援的潜器探测模型;接着,考虑潜器通信损耗,证明潜器感知区域在相切时是最优的探测队形,并严格分析潜器编队夹角、间距、移动速度和采样周期对目标探测概率的影响;最后,通过仿真结果验证所构建模型和所提出方法可有效地提高目标的探测概率.

关键词：潜器搜索救援水下探测编队覆盖

杉木叶和细根诱导的土壤有机碳分解激发效应及其对氮添加的响应

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植物生态学报 2025年

作者：王梁赵学超杨少博王清奎安徽农业大学林学与园林学院中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室会同森林生态实验站

激发效应是指外源碳输入引起的土壤有机碳分解速率的短期变化,是全球陆地生态系统碳循环的重要过程,对全球土壤碳储量及其动态变化具有重要影响。凋落叶和细根作为森林土壤碳输入的主要途径,调控土壤有机碳分解的激发效应,而大气氮沉降... 详细信息

激发效应是指外源碳输入引起的土壤有机碳分解速率的短期变化,是全球陆地生态系统碳循环的重要过程,对全球土壤碳储量及其动态变化具有重要影响。凋落叶和细根作为森林土壤碳输入的主要途径,调控土壤有机碳分解的激发效应,而大气氮沉降引起的土壤氮有效性的增加也是影响激发效应的重要因素。然而,凋落叶和细根的输入引起的激发效应的差异及它们对土壤氮有效性增加的响应机理尚不清楚。该研究将13C标记的杉木（Cunninghamia lanceolate）叶覆盖在杉木人工林土壤表面,细根则混合在土壤中,以尽可能模拟它们在野外林地中的存在状态,同时添加氮以增加土壤氮有效性,通过室内模拟培养35天,测定土壤释放CO2的量及其13C值,并在培养结束时测定土壤养分和微生物群落结构。主要结果:1)杉木叶促进了土壤有机碳分解,即产生了正激发效应(1.69 mg C·kg–1·d–1),而杉木细根则产生了负激发效应(–1.26 mg C·kg–1·d–1);2)土壤氮有效性增加使杉木叶引起的正激发效应的强度降低了38.7%,但使杉木细根引起的负激发效应的强度增加了16.6%;3)添加杉木叶降低土壤真菌细菌比（22.9%）,添加杉木细根增加了真菌生物量（30.8%）;同时土壤氮有效性增加提高了真菌细菌比和真菌生物量。该研究发现了凋落叶和细根对激发效应的影响存在差别,且土壤氮有效性增加降低了激发效应强度,研究结果为氮沉降背景下森林土壤有机碳库的预测与管理提供理论支持。

关键词：土壤有机碳分解激发效应氮沉降森林凋落物土壤微生物群落组成

红壤玉米的土壤呼吸速率与土壤碳排放效率及其施磷响应

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云南农业大学学报(自然科学) 2025年

作者：陈源郭旭光朱兴奎汤利云南农业大学资源与环境学院农业农村部云南耕地保育科学观测实验站

【目的】探究不同施磷梯度对玉米产量及其稳定性、磷肥利用效率、土壤呼吸速率和碳排放效率的影响，揭示玉米不同生育期的红壤呼吸动态变化特征和施磷响应。【方法】基于连续4年的田间定位试验，以低磷红壤玉米为研究对象，设置4个施磷... 详细信息

【目的】探究不同施磷梯度对玉米产量及其稳定性、磷肥利用效率、土壤呼吸速率和碳排放效率的影响，揭示玉米不同生育期的红壤呼吸动态变化特征和施磷响应。【方法】基于连续4年的田间定位试验，以低磷红壤玉米为研究对象，设置4个施磷梯度(P0:0 kg/hm2、P60:60 kg/hm2、P90:90 kg/hm2、P120:120 kg/hm2)，分析玉米生物产量、经济产量、产量可持续性、产量稳定性、土壤呼吸速率、土壤总CO2排放量和土壤碳排放效率的变化。【结果】在低磷红壤上，与连续4年不施磷肥相比，施用磷肥可将玉米生物量平均提高15.11倍，玉米经济产量平均提高7.95倍，玉米产量可持续性指数平均提高6.90倍，产量稳定性平均提高1.60倍。随着施磷水平的提高，玉米产量和产量可持续性指数显著提高，而产量稳定性以P90处理最高；作物农学利用效率、磷肥表观利用率和偏生产力逐渐降低，但P90与P120处理间无显著差异。土壤呼吸速率随玉米生育期呈先升高后降低的趋势，至抽雄期达到最高值，此时P60、P90和P120处理的土壤呼吸速率较P0处理分别提高69.43%、43.04%和42.22%，平均提高51.56%。与P0处理相比，P60、P90和P120处理的CO2排放总量分别提高86.96%、123.64%和65.56%，平均提高92.05%；而碳排放效率平均提高3.35倍。【结论】综合玉米产量、碳排放效率与磷肥表观利用率，低磷红壤玉米优化施磷量为79.10 kg/hm2，推荐施磷量为80 kg/hm2，可兼顾红壤玉米高产、磷肥高效和土壤CO2减排，促进红壤玉米增产增效和绿色低碳栽培。

关键词：玉米红壤土壤呼吸速率碳排放效率施磷响应