基于光电振荡的高精度快响应多参量光纤传感技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61775015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Internet of Things has been an important part of the national development strategy in the 12th five-year plan. Microwave photonics as an interrogation technique injects new vitality to traditional fiber sensing fields. Facing the great demand of civil and national security in sensing techniques, a series of innovative theoretical and experimental studies on the areas of high-accuracy and high-speed multi-parameter fiber sensing techniques based on optoelectronic oscillator (OEO) will be carried out in this project: 1) In joint operation with PLL-based time delay compensation and DSP microwave frequency interrogation techniques, multi-frequency OEO is introduced into fiber sensing sensor to improve the system performances including measured accuracy, response bandwidth, signal-noise-ratio and et al. 2) Making use of taped chirp fiber Bragg grating , fiber grating based multi F-P cavities, and all-fiber mode interferometer as sensing unit respectively, the research on multi-parameter fiber sensing for temperature, strain, pressure, vibration, refractive index, liquid level and et al based on single and multi-frequency OEO will be performed. 3) An OEO incorporating a Sagnac polarization-interference loop is proposed, and its ultra-high measured accuracy properties in sensing of angular velocity, displacement and vibration will be studied. By the means of theoretical modeling, key devices fabrication, experimental verification and system optimization, a series of new fiber sensing research achievements with independent intellectual property rights and international leading properties are expected to obtain, which can provide the theoretical and technical supports for the fiber sensing application and Internet of Things development.
在物联网上升为国家发展战略的背景下,近年来微波光子学为光纤传感领域注入了新的活力。面向民用和国家安全需求,本课题提出对基于光电振荡(OEO)的高精度快速响应多参量光纤传感技术的关键科学问题,开展一系列创新性理论和实验研究:1)将多频OEO技术引入光纤传感领域,结合环路补偿和数字频率解调技术,提升传感系统的精度、响应带宽、信噪比等性能;2)分别以拉锥啁啾光纤光栅、F-P多腔光纤光栅、全光纤模式干涉仪为传感单元,研究基于单频或多频OEO的温度、应力、压力、振动、折射率或液位等多物理量传感技术;3)提出嵌入Sagnac偏振干涉环的OEO新结构,并研究其角速度、位移或振动等物理量的超高精度测量技术。通过理论建模、关键器件制备、系统实验验证和优化,可望本项目的工作能够获得具有自主知识产权、指标领先的多项光纤传感技术新成果,为未来光纤传感应用和物联网发展提供理论和技术支持。

结项摘要

本课题面向物联网发展需求,将微波光子技术和光纤传感技术融合,开展了一系列基于光电振荡器(OEO)的高精度快响应的多参量光纤传感技术的创新性理论和实验研究。建立了OEO及其光纤传感的理论模型,构建分析了待测量-光信号-微波信号之间的映射机理和关系,系统研究了OEO相位噪声、边模抑制、频率可调谐范围及模式间隔对传感性能的影响。提出了多种新型高性能OEO,包括宽带频率可调OEO、基于PT-对称和主动锁模技术的OEO以及多种用于光纤传感的双频OEO,提升了OEO性能并丰富了OEO应用空间。针对不同的传感物理量,设计制作了多种基于新型光纤光栅和全光纤干涉结构的传感单元,包括涂敷有聚乙烯醇(PVA)的新型光纤光栅(FBG)和全光纤马赫曾德尔干涉仪(MZI)结构、含有磁流体的全光纤模式干涉仪,粘贴有超磁致伸缩材料(GMM)的FBG-FP、MZI以及Sagnac干涉仪等,在器件制备和参数优化方面积累了丰富的经验。在此基础上,基于单频OEO分别实现了色散、距离、角速度、磁场、湿度和电流等物理量传感,与传统光纤传感系统相比,传感精度和响应速度得到了显著提升;基于双频OEO实现了磁场和温度、应力和温度以及曲率和温度等多参数高精度快响应同时传感,有效解决了交叉敏感问题。这些研究成果可为光纤传感应用和物联网发展提供理论和技术支持。在以上研究基础上共发表有效论文29篇,其中期刊论文24篇,会议论文5篇,特邀报告5次。所发表论文被SCI检索23篇(2区论文16篇,3区论文4篇,4区论文3篇),EI检索5篇。申请国家发明专利8项(已授权4项),培养研究生16名。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(8)
High sensitivity demodulation of a reflective interferometer-based optical current sensor using an optoelectronic oscillator
使用光电振荡器对基于反射干涉仪的光学电流传感器进行高灵敏度解调
  • DOI:
    10.1364/ol.401279
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wang Muguang;Zhang Naihan;Huang Xiaodi;Yin Bin;Mu Hongqian;Han Mengyao;Chen Desheng
  • 通讯作者:
    Chen Desheng
Tunable optoelectronic oscillator based on a polarization-dependent phase modulator cascaded with a linear chirped FBG
基于与线性啁啾FBG级联的偏振相关相位调制器的可调谐光电振荡器
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2019.105643
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Optics and Laser Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ding Qi;Wang Muguang;Wu Beilei;Zhang Jing;Mu Hongqian;Liu Yan;Yan Fengping
  • 通讯作者:
    Yan Fengping
Magnetic field and temperature sensor based on D-shaped fiber modal interferometer and magnetic fluid
基于D型光纤模态干涉仪和磁流体的磁场和温度传感器
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2018.05.041
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    OPTICS AND LASER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Dong, Yue;Wu, Beilei;Jian, Shuisheng
  • 通讯作者:
    Jian, Shuisheng
Temperature-Insensitive Magnetic Field Sensor Based on an Optoelectronic Oscillator Merging a Mach-Zehnder Interferometer
基于光电振荡器与马赫曾德尔干涉仪的温度不敏感磁场传感器
  • DOI:
    10.1109/jsen.2020.2973515
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Sensors Journal
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zhang Naihan;Wang Muguang;Wu Beilei;Han Mengyao;Yin Bin;Cao Jihong;Wang Chuncan
  • 通讯作者:
    Wang Chuncan
Liquid level and temperature sensing by using dual-wavelength fiber laser based on multimode interferometer and FBG in parallel
基于多模干涉仪和FBG并行的双波长光纤激光器液位和温度传感
  • DOI:
    10.1016/j.yofte.2018.01.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optical Fiber Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Sun Chunran;Dong Yue;Wang Muguang;Jian Shuisheng
  • 通讯作者:
    Jian Shuisheng

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其他文献

Group velocity dispersion and polarization mode dispersion compensation by high-birefringence linearly chirped fiber Bragg grating
高双折射线性啁啾光纤布拉格光栅补偿群速度色散和偏振模色散
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2004-04
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    王目光;李唐军;简水生
  • 通讯作者:
    简水生
光纤偏振效应导致脉冲展宽的解析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光学学报,24(4)512-516, 2004.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王目光;李唐军;简水生
  • 通讯作者:
    简水生
Adaptive PMD Compensation usin
使用自适应 PMD 补偿
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王目光;李唐军等
  • 通讯作者:
    李唐军等
高非线性光纤正常色散区脉冲尾部非频移分量演化
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20190111
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙剑;李唐军;王目光;贾楠;石彦超;王春灿;冯素春
  • 通讯作者:
    冯素春
Simultaneous measurement of strain and temperature using a single dual-period fiber grating
使用单个双周期光纤光栅同时测量应变和温度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Optica Sinica
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    王目光;魏淮;童治;李唐军;简水生
  • 通讯作者:
    简水生

其他文献

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王目光的其他基金

光子辅助的宽带混沌雷达通信一体化技术研究
  • 批准号:
    62371035
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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基于微波光子的海洋浮标光纤磁场探测技术研究
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  • 项目类别:
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面向多频段射频信号光子辅助处理的光电振荡器关键技术研究
  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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