光纤氢传感技术的研究现状及其应用前景

分析了光纤氢传感技术发展的现状和特点，比较了几种典型光纤氢传感器的结构和工作原理。指出了光纤氢传感技术是测量易爆环境下氢气浓度的有效方法，并对光纤氢传感技术的应用前景和有待解决的问题进行了讨论。     

一种基于空芯光子晶体光纤的气体检测装置研究

光谱分析技术在大气污染检测领域具有广泛的应用前景。文章从吸收光谱的测量原理出发,提出一种基于空芯光子晶体光纤的气体检测装置实验方案,通过对不同浓度的甲醇和三氯乙烯样品进行测量,并根据3标准对测量结果进行分析,发现系统对甲醇和三氯乙烯的检测灵敏度可以达到ppmv量级。     

分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的光纤传感系统 ,在系统中 ,光纤本身既是传输媒体也是传感媒体。讨论了系统的工作原理、设计思想、系统构成、高速数据采集以及瞬态采样平均技术 ,该系统已应用于石油测井。     

基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究

从航天器结构健康状态监测对先进传感技术的需求出发,论述了国内外基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究现状及发展趋势,尤其是对美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)的研究情况做了重点介绍,并总结了国内外光纤传感技术存在的差距。分析光纤传感关键技术,包括光纤光栅密集复用技术、基于光频域反射的解调技术、光纤传感设备轻小型化技术等,提出了光纤传感技术在航天器上的应用特点,以及应用中需要注意的问题,可为相关研究提供参考。     

分布式光纤传感技术及其在航空航天领域的应用展望

综述了分布式布里渊和瑞利光纤传感技术的主要技术原理、特点及发展概况,包括布里渊光时域分析技术、布里渊相关域分析技术、动态布里渊光纤传感技术、瑞利光时域反射计技术和光频域反射计技术五项主要技术。在此基础上,对分布式光纤传感技术在航空领域的应用进行了回顾,并对其在航天领域的可能应用进行了探讨。     

基于光纤传感技术的着靶点测量系统设计

为检验武器系统的制导精度,必须对制导武器命中靶标的相对位置即脱靶量进行测量。针对靶船着靶点测量的需求,提出基于光纤传感技术的测量方案。在分析光纤传感器测量原理的基础上,通过光纤传感器网格、光源发射装置、信息采集、数据接收处理等分系统的设计,实现对靶船着靶点的高精度实时测量。通过对系统工程实现及关键技术问题的研究,表明该系统的技术可行性和工程可实现性,并可推广应用于其它靶标系统。     

基于模式分集的星地激光通信技术研究

针对星地激光通信的大气湍流导致信号光损伤这一问题,实验搭建了一种能够补偿大气湍流的空间激光通信系统,采用模式分集接收结合最大比合并方法对大气湍流进行补偿,采用相干探测技术对高阶调制信号进行光电探测。在不同湍流强度下进行了传输实验,结果表明：模式分集空间激光通信系统的性能相比较于单模光纤接收系统有较大提升,随着湍流强度的增加,性能提升更加显著。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标误码率情况下,模式分集系统相比单模光纤接收系统分别降低了约4.2 dB、5.1 dB和5.5 dB的链路损耗。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标中断概率下,模式分集接收系统相比单模光纤接收系统分别降低了约3 dB、5.9 dB和4.3 dB的链路损耗。     

光纤传感在航天复材结构健康监测中的应用

介绍了波长、相位、偏振、强度这四类主要的光纤传感器及其工作原理,按测量范围分别概述了点测量、准分布式测量和分布式测量这三类光纤传感技术,阐述了基于光纤传感的航天复合材料结构健康监测技术的概念、功能和发展路线,综述了近30年来国内外光纤传感在航天复合材料结构健康监测中的应用现状,最后,指出了基于光纤传感的复合材料结构健康监测技术在国内航天领域中的发展趋势和方向。     

星载超光谱大气主要温室气体监测仪载荷

"高分五号"卫星是中国高分重大专项中第一颗高光谱分辨率卫星,共搭载有六台有效载荷,其中大气主要温室气体监测仪是实现CO_2、CH_4等温室气体探测的超光谱专用载荷。该载荷采用新型空间外差光谱技术原理,具有无运动部件分光、超光谱、光通量大等技术特色,是国际上首次实现基于该技术体制研制的温室气体载荷,且完全依托中国现有基础进行自主研制。文章主要介绍了大气主要温室气体监测仪探测原理及方案、在轨工作模式设计,研制过程中突破的一体化干涉仪胶合、星上定标、海洋耀斑观测等多项关键技术。阐述了载荷地面定标及性能验证等工作,对定标及测试数据进行了分析,结果表明该载荷性能已到达了国际同类载荷的先进水平。文章最后还对温室气体后续探测载荷发展提出了一些具体建议。     

光纤CO气体传感器的研究

基于近红外吸收光谱分析技术,采用1.57μm分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,应用二次谐波检测技术,实现了CO气体的浓度检测,与中红外CO气体检测系统相比,系统的灵敏度和稳定性得到很大提高。     

“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm~(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm~(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。     

光纤CO气体传感器的研究

基于近红外吸收光谱分析技术,采用1.57μm分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,应用二次谐波检测技术,实现了CO气体的浓度检测,与中红外CO气体检测系统相比,系统的灵敏度和稳定性得到很大提高.     

空间与环境探测星载高速光纤数据总线

随着空间与环境探测技术的快速发展,对空间与环境探测星载总线的信息带宽、码速率、可靠性以及容错能力等提出了很高的要求。根据国内外光纤总线技术的发展水平,研究分析了空间光纤数据总线的拓扑结构、模块功能、数据链路层特点和冗余方案。结果表明,此空间光纤数据总线数据处理速度可达到1．458Gbit／s,能够有效提高信息实时处理能力,为空间与环境探测卫星提供一种高可靠性、容错能力强的光纤总线。     

低温环境光纤光栅反射光谱感应特性研究

为提升光纤光栅低温传感性能,对低温环境中光纤光栅反射光谱响应特性进行了研究。建立了低温模拟环境光纤光栅传感器反射光谱响应试验系统。分别对不同温度下自由状态有/无涂覆层、不同胶接状态的光纤光栅反射光谱低温响应特性进行了实验研究,分析了半波展宽、反射波峰幅值和偏移量等性能。结果表明:涂覆层与胶粘液属性均会不同程度影响光栅栅区受力的均匀性,造成波峰分裂或旁瓣等啁啾现象。基于光栅低温啁啾效应产生机理,研制了一种封装结构光纤光栅传感器,用聚合物对无涂覆层光纤光栅进行封装,基片为低热膨胀系数的合金材料,胶粘剂为高性能紫外胶。试验表明:该传感器有良好低温响应特性,反射光谱平滑,且基本无旁瓣。     

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。     

基于光谱整形的三角波生成方法

受电子瓶颈限制,电子信号发生器难以合成高速波形。微波光子学具有大带宽等优点,在宽带、高速波形生成方面有独有的优势。文章提出了一种基于光谱整形的三角波生成方法,通过傅里叶域光处理器灵活的控制光学频率梳中各个光边带的幅度和相位关系,经光电探测后可以直接得到三角波波形。灵活调整光边带相位的能力使得该方案可以补偿光纤色散,这意味该系统支持三角波波形的光纤传输。实验结果表明,该方案可以生成10 GHz重复频率的高速三角波波形,并成功实现了25km光纤传输。本方案使用了无需偏压控制的相位调制器,且避免了RF电桥等带宽受限的微波器件,生成的波形的带宽仅受调制器和光电探测器的限制。     

空间主动光电遥感现状及发展

空间主动光电遥感技术在空间对地观测和深空探测等领域具有广阔的应用前景,探测对象包括地球和地外天体三维地形、地球植被垂直分布、大气气溶胶与云的垂直分布、大气温湿廓线、大气风廓线和特殊气体浓度等。为系统梳理空间主动光电遥感技术,综合分析了国内外空间主动光电高程探测载荷和大气垂直廓线探测载荷的发展历史和现状,提出了未来我国在多波束单光子三维地形探测、高光谱分辨率激光大气探测、差分吸收激光大气探测、激光掩星大气探测和激光海洋探测领域开展更深入研究的建议。     

基于碳纳米管气体传感器的空间原子氧实时探测技术探讨

空间原子氧环境是低地球轨道空间环境的重要组成之一,未来的原子氧探测技术要求探测载荷不仅在重量和功耗方面比现有技术大幅降低,而且在探测性能上要有极大的提升,特别是能实现原子氧通量的实时探测。文章在分析目前主要原子氧探测类型及其特点的基础上,提出一种基于碳纳米管气体传感器的原子氧探测技术。其探测仪器具有体积小、功耗低、灵敏度高、可实时探测、能长期连续工作、可重复使用等特点,是纳米传感器技术发展的重要方向。该技术一旦成功应用,有望快速提高我国在原子氧探测方面的技术水平。     

11.4μm外腔宽调谐量子级联激光器研究

光谱法是目前最主要的痕量气体检测手段之一。外腔量子级联激光器因其宽调谐、窄线宽、中红外波段输出等特点成为痕量检测系统中的重要激光光源。针对有毒有害大气污染物检测需求,采用新型Littrow外腔技术,实现中心波长11.4μm中红外波段827.7cm?1～928.7cm?1(波长10.7μm～12.08μm)宽调谐激光输出,线宽小于1cm?1。该波段的宽调谐激光输出是国内首次报道,解决了三氯乙烯、光气、萘等痕量有毒有害气体同时在线检测的难题。     

超高动态范围雷达的光纤远距离信号传输

我们率先验证了具有超高动态范围的Ｘ波段雷达的光纤远距离信号伟输，并证明光子元件能达到现代雷达远距离信号传输所需的严格相位噪声要求，设计并建立了光纤链路，用于ＡＮ／ＳＰＱ－９Ｂ先导研究型雷达的天线和发射机的远距离分置。测试结果表明：传输链将能在发射和接收结构中进行成功的远距离传输，而且不会明显地降低所测得雷达的８７ｄＢ的后各界信噪比。结果验证了光子技术用于有源阵列雷达发射机／接收机模块的远距离信号传