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基于低浓度掺铒光纤随机反馈的布里渊随机光纤激光器

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光学学报(网络版)

光学学报(网络版) 2025年

作者：钟泽鹏张亮郭旭谢浩然文建湘朱梦实魏鹤鸣庞拂飞王廷云上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地特种光纤与先进通信国际合作联合实验室

本文提出了一种基于低浓度掺铒光纤有源分布式反馈介质的布里渊随机光纤激光器（BRFL），在980 nm光源泵浦条件下，一段掺铒离子浓度为0.0035 wt%的自制25米掺铒光纤作为瑞利散射介质提供分布式随机反馈实现激光共振。与20公里传统单模... 详细信息

本文提出了一种基于低浓度掺铒光纤有源分布式反馈介质的布里渊随机光纤激光器（BRFL），在980 nm光源泵浦条件下，一段掺铒离子浓度为0.0035 wt%的自制25米掺铒光纤作为瑞利散射介质提供分布式随机反馈实现激光共振。与20公里传统单模光纤（SMF）相比，该掺铒光纤显著增强了分布式反馈瑞利散射强度约两个数量级，基于该低浓度掺杂掺铒光纤实现紧凑型的BRFL表现出了良好的激光噪声抑制和频率稳定性能。实验结果表明，该紧凑型BRFL与使用20公里SMF作为分布式反馈介质的BRFL相比，其相对强度噪声降低了约20 dB，同时激光频率随时间的抖动范围减少了64.3%。由于低浓度掺铒光纤提供的有源放大的瑞利散射可引入了光学可控的无序度，该BRFL光子系统具备了灵活调控的动态自旋玻璃相的统计特性，使得在实验上观察到了全光调控的复本对称性破缺现象，这为进一步探索激光物理以及非线性现象提供了新的研究思路。

关键词：随机光纤激光受激布里渊散射瑞利散射复本对称性破缺

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太阳耀斑对无线电导航通信的影响

河南师范大学学报（自然科学版） 2025年第1期53卷 151-156,F0002页

作者：牛有田张安琪赵歌歌丁玉玲曹渊朴金龙河南师范大学电子与电气工程学院河南新乡453007 河南师范大学河南省电磁波工程院士工作站河南新乡453007 河南师范大学河南省光电传感集成应用重点实验室河南新乡453007 河南师范大学增材智能制造河南省工程实验室河南新乡453007

太阳耀斑是太阳最剧烈的活动,其喷射的X射线和高能粒子可对无线电导航和通信系统产生很大的影响.分析了太阳耀斑爆发后,影响无线电导航通信系统的机理和过程.耀斑可造成无线电导航定位系统的定位精度下降甚至失效、无线电通信噪声和误... 详细信息

太阳耀斑是太阳最剧烈的活动,其喷射的X射线和高能粒子可对无线电导航和通信系统产生很大的影响.分析了太阳耀斑爆发后,影响无线电导航通信系统的机理和过程.耀斑可造成无线电导航定位系统的定位精度下降甚至失效、无线电通信噪声和误码率增大甚至通信中断.提出了降低太阳活动对导航和通信影响的一些应对措施.

关键词：太阳耀斑电离层无线电导航通信

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基于光频域反射的总线型拓扑结构FBG传感网络

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光电子．激光 2014年第3期25卷 526-531页

作者：朱方东张东生樊鹏郭永兴李立彤邓希望光纤传感技术国家工程实验室光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室湖北武汉430070

为了提高光纤光栅(FBG)传感系统的传感容量以及传感器的实际工程生存能力和后期可维护性,提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的总线型拓扑结构的FBG传感系统。利用OFDR技术,采用相同波长的FBG传感器,克服了光源带宽对系统传感容量的限... 详细信息

为了提高光纤光栅(FBG)传感系统的传感容量以及传感器的实际工程生存能力和后期可维护性,提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的总线型拓扑结构的FBG传感系统。利用OFDR技术,采用相同波长的FBG传感器,克服了光源带宽对系统传感容量的限制,极大提高了系统的传感器复用能力和空间分辨率。与传统的采用弱反射率FBG串联组网相比,本文系统采用强反射率FBG和光分路器实现总线型拓扑结构,在提高传感器的生存能力的同时,克服了串接式FBG传感网络中存在的多重反射和光谱阴影对测量精度的影响。温度实验表明,系统的波长重复性为±4pm。

关键词：光纤光栅(FBG) 光频域反射(OFDR) 总线型拓扑结构波长解调

基于柔性铰链的光纤光栅二维加速度传感器的优化设计

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光子学报 2019年第8期48卷 76-82页

作者：王赟戴玉堂刘文敏魏禹武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室

为实现对待测表面两个方向的振动监测,基于圆形柔性铰链设计了一种布拉格光栅双向加速度传感器.首先,推导出该传感器的谐振频率及灵敏度的理论公式,然后基于圆形铰链刚度的理论公式,推导并验证了铰链的刚度经验公式.通过MATLAB对传感器... 详细信息

为实现对待测表面两个方向的振动监测,基于圆形柔性铰链设计了一种布拉格光栅双向加速度传感器.首先,推导出该传感器的谐振频率及灵敏度的理论公式,然后基于圆形铰链刚度的理论公式,推导并验证了铰链的刚度经验公式.通过MATLAB对传感器的数学模型进行优化设计,得到在满足工作要求时,传感器灵敏度达到最大时的尺寸参数.激振实验结果表明,该传感器的谐振频率约为368Hz,灵敏度约为107.3pm/g,横向抗干扰度为4.8%,谐振频率和灵敏度理论值与实际值的误差分别为-4.2%和7.0%.

关键词：传感器光纤光栅加速度传感器优化设计柔性铰链振动测量

基于声发射技术研究木材表面裂纹对应力波能量衰减特性的影响

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森林工程 2025年第1期41卷 40-49页

作者：陈楚敏李明方赛银赵家龙沈志辉张志恒邓婷婷西南林业大学机械与交通学院昆明650224 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

木材中的裂纹对应力波的传播特性具有不可忽略的影响,探究应力波的能量变化规律对木材中裂纹深度的识别具有重要意义。以樟子松木材作为试验材料,在不同的试件上制作不同数量的裂纹,并且裂纹深度从0逐渐增加至90 mm,每次的增量为10 mm... 详细信息

木材中的裂纹对应力波的传播特性具有不可忽略的影响,探究应力波的能量变化规律对木材中裂纹深度的识别具有重要意义。以樟子松木材作为试验材料,在不同的试件上制作不同数量的裂纹,并且裂纹深度从0逐渐增加至90 mm,每次的增量为10 mm。首先,利用声发射(acoustic emission,AE)传感器采集铅芯折断在试件表面产生的应力波,并对其进行时频特征分析。然后,基于离散小波分析,建立应力波在不同频段中的能量衰减模型。研究结果表明,随着裂纹深度的增加,暂态波中频率成分为125~250 kHz的AE信号占比显著减小;随着裂纹数量的增加,小波重构后的AE信号能量衰减模型中表示衰减程度的系数由0.73增加至1.09;此外,随着裂纹深度的增加,频段为31.25~62.5 kHz的小波信号能量衰减明显缓慢;利用能量衰减模型确定的裂纹区域可以覆盖实际裂纹的所在位置。

关键词：木材裂纹声发射能量小波变换应力波区域定位指数衰减

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基于声发射的木材裂缝数量辨识研究

森林工程 2025年第1期41卷 59-66页

作者：张志恒李明沈志辉陈楚敏方赛银杜坤杨龙飞邓婷婷西南林业大学机械与交通学院昆明650224 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

针对木材裂缝缺陷,提出一种基于声发射的木材裂缝数量识别方法。首先,在试件上人为依次制作1 mm×9 mm(长×高)的4条裂缝,在裂缝的一侧通过折铅的方式产生声发射(acoustic emission,AE)信号,另一侧放置传感器,信号采样频率设置为2 MHz... 详细信息

针对木材裂缝缺陷,提出一种基于声发射的木材裂缝数量识别方法。首先,在试件上人为依次制作1 mm×9 mm(长×高)的4条裂缝,在裂缝的一侧通过折铅的方式产生声发射(acoustic emission,AE)信号,另一侧放置传感器,信号采样频率设置为2 MHz。然后,通过粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)确定变分模态分解(variational mode decoposition,VMD)的分解层数K和惩罚因子α,并将原始信号分解为具有不同频率的本征模态(intrinsic mode function,IMF)。接着,随机选择5组信号进行VMD分解,并对分解后的IMF构成的矩阵进行奇异值分解(singular value decomposition,SVD),得到相应的奇异值向量,再由5组奇异值向量组成标准矩阵。最后,由测得的AE信号,分别与标准矩阵计算马氏距离,并依据最小判别原则,判定裂缝数量。结果表明,PSO-VMD-SVD方法能够方便提取出AE信号特征,并通过计算马氏距离进行裂缝数量判别,判别正确率为92%。

关键词：声发射变分模态分解奇异值分解马氏距离木材裂缝缺陷

用于轴瓦温度监测的无线耦合光纤布拉格光栅传感器

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光学学报 2019年第9期39卷 110-117页

作者：何为张翠童杏林邓承伟刘访陶渊冒燕武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室

十字头轴瓦的磨损是压缩机无法正常使用的重要原因之一,实时检测轴瓦处的温度进而来判断轴瓦的磨损情况是确保压缩机安全、高效生产的重要检测手段。针对石化行业复杂的工况环境,提出并设计制备了一种无线耦合光纤布拉格光栅传感器,并... 详细信息

十字头轴瓦的磨损是压缩机无法正常使用的重要原因之一,实时检测轴瓦处的温度进而来判断轴瓦的磨损情况是确保压缩机安全、高效生产的重要检测手段。针对石化行业复杂的工况环境,提出并设计制备了一种无线耦合光纤布拉格光栅传感器,并用其进行光信号的空间传输以实现轴瓦处温度信号的提取。针对动态测量过程中产生的U型中心波长信号引起的解调温度差值过大的问题,利用插入损耗阈值,将一次动态运行过程中的温度改变量从4℃控制到0.1℃以内,提高了温度解调的准确度,实现了温度的无线监测。

关键词：光纤光学十字头轴瓦光纤布拉格光栅温度监测准直器无线传输

往复式压缩机十字头轴瓦温度无线光纤传感在线监测机理

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中国机械工程 2017年第4期28卷 420-424页

作者：曹驰童杏林陈亮邓承伟郭倩周超然张宝林武汉理工大学光纤传感国家工程实验室武汉430070

针对石化行业往复式压缩机十字头轴瓦温度在运动过程中难以监测的技术难题,结合往复式压缩机十字头往复运动的特点,提出了一种往复式压缩机十字头轴瓦温度无线光纤传感在线监测方法,研究了它的无线监测机理、方法及无线信号输出特性,结... 详细信息

针对石化行业往复式压缩机十字头轴瓦温度在运动过程中难以监测的技术难题,结合往复式压缩机十字头往复运动的特点,提出了一种往复式压缩机十字头轴瓦温度无线光纤传感在线监测方法,研究了它的无线监测机理、方法及无线信号输出特性,结果显示采用该方法在20%的能量耦合效率时仍可以进行温度监测,表明该监测机理具有可行性。

关键词：往复式压缩机十字头轴瓦无线光纤传感温度监测

基于MOPA结构的1950 nm低重频大能量Figure-9皮秒锁模光纤激光器系统

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中国激光 2025年

作者：潘勇剑路桥潘浩张东马挺中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室中国科学技术大学南京信息工程大学自动化学院上海科乃特激光科技有限公司

本文首次报道了一种基于MOPA结构的Figure-9低重频大能量掺铥锁模皮秒光纤激光器系统。激光振荡器直接输出脉冲宽度为46 ps,重复频率为20 MHz,平均输出功率为24.6 mW，对应单脉冲能量为1.23 nJ。通过腔外声光调制器（AOM）对输出脉冲序... 详细信息

本文首次报道了一种基于MOPA结构的Figure-9低重频大能量掺铥锁模皮秒光纤激光器系统。激光振荡器直接输出脉冲宽度为46 ps,重复频率为20 MHz,平均输出功率为24.6 mW，对应单脉冲能量为1.23 nJ。通过腔外声光调制器（AOM）对输出脉冲序列进行脉冲拾取，将重复频率由20 MHz降低至20 kHz，并且基于自行设计的全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构将重复频率20 kHz下的输出单脉冲能量提升至50μJ。据我们所知，这也是目前基于MOPA结构的全光纤Figure-9掺铥锁模皮秒激光器系统中所能实现的最大单脉冲能量输出。

关键词：锁模光纤激光器低重频大能量皮秒 MOPA