本反射式强度调制型光纤传感器具有耐高温、耐高压、灵敏度高以及不受电磁干扰等诸多优点，能够在强磁场环境、高温环境、非导磁性转子等环境下工作。 可用于旋转机械位移、油膜厚度等的非接触在线测量，也可应用于航天、航空中 微小间隙的非接触测量。

可以量产/n该项目的特点是：1、全光纤传感、传输；2、本质无源；3、可用于高温高压恶劣环境；4、使用寿命长（>20 年）；5、灵敏度高；6、信号可长距离传输。市场预期：国内目前从事光纤传感器研发和生产的企业在不足30家，总年产值在千万量级。而光纤传感器全世界的年产值在几亿美元。光纤传感器的市场份额在不断增加，其增长速度远高于传感器行业的平均增速。目前在国内的主要应用领域包括石化管道的监测、土木工程监测、以及军用传感器。

本成果重点开展多材料集成的特种传感功能光纤、微纳尺度及高性能光纤传感器研究，重点开展半导体、晶体、金属、纳米粒子材料混合集成传感功能光纤制备、三维微结构光纤传感器件等理论和核心技术研究，在电力系统特种传感光纤技术方面达到国际领先水平，实现了从“传感机理”到“特种光纤研制”、“关键传感器件”再到“光电探测系统”及“工程化应用技术”的原创性整体突破。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 针对高温、高压、强辐射等恶劣环境及微纳尺度环境的微弱多参量检测中的关键科学问题，本成果重点开展多材料集成的特种传感功能光纤、微纳尺度及高性能光纤传感器研究，重点开展半导体、晶体、金属、纳米粒子材料混合集成传感功能光纤制备、三维微结构光纤传感器件等理论和核心技术研究，在电力系统特种传感光纤技术方面达到国际领先水平，实现了从“传感机理”到“特种光纤研制”、“关键传感器件”再到“光电探测系统”及“工程化应用技术”的原创性整体突破。 针对高压局部放电微弱荧光可靠探测难题，首次提出了铈铽掺杂石英荧光光纤传感技术，研制出铈铽共掺荧光增强石英光纤，解决了荧光探测灵敏度低、传感材料可靠性差的问题。针对高压环境下高灵敏温度探测难题，首次提出了硫化铅纳米掺杂温敏传感光纤技术，并研制出高灵敏度光纤光栅温度传感器，实现了对电力系统关键装备的在线监测及故障预警。研制出高压电缆及关键设备的局部放电在线监测系统，攻克了信号衰落误报、局部放电声发射信号增敏检测等难题。

技术参数光纤激光器输出功率：500W/750W/1000W/1500W/2000W波长：1070-1080nm光束质量（M2):≤1.2机器人型号：STAUBLI  ABB  川崎Fanuc工作范囤：工作半径1400mm-2010mm重复定位精度：±0.05mm（根据机器人不同参数不同）安装方式：地面安装、吊顶安装、倾斜角安装

一、产品简介     本实验系统覆盖了光纤光学、 光纤通信和光纤传感器等相关领域。是学生学习并了解光纤传输信息和光纤传感信息的基本原理和相关技术的基础实验设备，通过实验掌握相关的基本原理和基本操作，为以后的学习奠定坚实的基础。涉及的专业：信息类专业、通信专业、光学专业、物理专业、计量测试专业和仪器科学专业等。 二、实验内容 光纤光学基本知识 1）光纤激光器与光纤的耦合实验； 2）光纤传输损耗性质及测量实验； 3）光纤数值孔径（NA）测量实验； 半导体激光器特性实验 1）半导体激光器阈值实验； 2）半导体激光器效率、串联电阻和背光电流的测量； 3）半导体激光器的调制特性实验； 4） 半导体激光器的结发热效应实验； 光纤无源器件 1）光纤转换器测试实验； 2）光纤变换器测试实验； 3）光纤耦合器测试实验； 4）光纤隔离器特性测试实验； 5）波分复用器和解复用器测试实验； 6）可调光纤衰减器测试实验； 7）光纤机械光开关特性测试实验； 光纤传感实验 1）M-Z光纤干涉实验； 2）光纤温度传感实验； 3）光纤压力传感实验； 光纤通信实验 1）多模光纤特性测量； 2）单模光纤特性测量； 3）法兰盘特性测量； 4）衰减器特性测量； 5）光分路器特性测量； 6）光波分复用器特性测量； 7）回波反损测量； 8）光波长测量； 9）扰模器制作； 10）PI特性测量； 11）光源稳定性测量； 12）模拟信号光调制； 13）模拟信号光接收； 14）图像信号传输； 15）CMI码型变换实验； 16）接收定时恢复电路实验； 17）消光比测量； 18）加扰码实验； 19）5B6B码型变换实验； 20）光时域反射测试仪； 21）CDMA扩频调制解调实验； 22）AMI／HDB3终端接口实验； 23）同步数据接口实验； 24）异步数据接口实验； 25）CMI传输系统测试； 26）5B6B线路编码通信系统综合测试； 27）CDMA传输系统测试； 28）在线误码测试； 29）计算机数据传输系统测试； 30）光纤传输系统抗干扰性能测量； 31）同步数据通信系统测试； 6、智能语音光纤通信设计实验 本实验主要涉及语音识别，光纤通信，和智能灯控三部分，利用语音识别电路将语音口令转化为电信号，信号通过远距离数据传输的光纤发送给主控电路，最终主控电路根据解析出的口令来实现控制LED灯的开关、亮度的切换以及颜色的切换。本实验实现了声音信号-电信号-光信号-电信号的一个数据传输与转化的过程，通过本实验，能够让学生进一步学习声光电的数字传输与转化应用，以及光纤通信的优势。  三、实验配置参数 1、 激光器波长：650±20nm， 功率：≤5mw，输出端口：FC/PC ； 1310/1550±20nm，功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC； 2、可见光功率探头：中心波长：650nm，最大输入功率5.5mw； 3、红外探头：响应波长范围：800-1700nm； 最大输入功率：4mw，校准波长：1550nm/1310nm； 4、光纤数值孔径参数：多模光纤跳线：纤芯直径62.5um；长：1米； 5光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 6、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 7、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 8、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 9、光纤可调衰减器：0-30db可调； 10、光纤温度传感器：测温范围：-40°~260°，精度1%； 11、光检测灵敏度高，实际测试指标约-40dBm； 12、可建立临时应急通信系统（点对点距离大于50公里），可传输PCM电话、同步数据（速率：2.048Mbps），计算机数据、模拟图像等业务。 13、语音识别/声控芯片：内置单声道mono 16-bit A/D 模数转换；内置双声道stereo 16-bit D/A 数模转换；内置 20mW 双声道耳机放大器输出；内置 550mW 单声道扬声器放大器输出；支持并行接口或者 SPI 接口；内置锁相电路 PLL，输入主控时钟频率为 2MHz - 34MHz；工作电压：(VDD: for internal core) 3.3V；48pin 的 QFN 7*7 标准封装；省电模式耗电：1uA； 14、TF卡(MICRO SD 卡)：存储空间512M； 15、喇叭：直径5CM；负载电阻8欧；额定功率1W；厚度1.1CM ； 16、麦克风：3.5mm迷你麦克风；灵敏度52DB； 17、光纤收发器：额定电压:DC 5V; 物理接口：DB9串口接口与SC接头；RS-232数据传输速率： DC-250Kbps； 18、单模光纤跳线：接口：SC-SC单模光纤跳线；类型：单模；工作波长：1310-1550nm；纤芯直径：9μm。 四、实验目的 1、了解光连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤偏振控制器工作原理，实验操作单模光纤偏振状态控制； 3、了解光纤耦合器用途及其性能参数，实验操作测量耦合器特性参数测量； 4、了解光纤隔离器用途及其性能参数，实验操作光纤隔离器特性参数测量； 5、了解光纤光开关用途及其性能参数，实验操作光纤光开关特性参数测量； 6、了解光波分复用器（WDM）原理与意义，操作双波长波分复用（WDM）原理性实验； 7、实现声音信号-电信号-光信号-电信号的一个数据传输与转化的过程，通过本实验，能够让学生进一步学习声光电的数字传输与转化应用，以及光纤通信的优势。

可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光纤激光器和通讯系统中的传输。 能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。帮助评估和排除光纤激光器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。 RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件： 单模和多模光纤 计算模式特性；计算光纤耦合系数；模拟光纤弯曲、非线性自聚焦效应对光束传输和高阶光孤子传输的影响。 光纤耦合器、双包层光纤、多芯光纤、平面波导 模拟双包层光纤的泵浦吸收,光纤耦合器的光束传输, 光在锥形光纤的传输, 分析弯曲的影响, 放大器中的交叉饱和影响, 泄漏模式等。 光纤放大器 研究单级和多级放大器中的增益饱和特性(连续或脉冲放大器), 铒镱共掺光纤放大器能量转移过程、猝灭效应、自发辐射放大等。 光纤通信系统 分析色散与非线性信号失真，放大器噪声的影响，优化放大器非线性效应和放置位置。 光纤激光器 分析并优化能量转换效率、波长调谐范围、动态调Q。 超快光纤激光器和放大器 研究脉冲的形成机制和稳定范围，非线性效应和色散的影响，抛物脉冲放大，优化色散脉冲压缩，灵敏度反馈，超连续谱的产生。 脉冲和超快速固体激光器和放大器 研究Q开关，模式锁定行为，找到可饱和吸收器所需的特性，分析反馈灵敏度，啁啾脉冲放大研究再生放大稳定性极限。 这款软件是致力于光纤器件学科研究或工业开发人士的必备工具。这款软件及其技术支持将为您的工作效率和工作能力提供极大的便利。同时，这款软件也是一款相当出色的教学工具。 目前已使用该软件的高校：耶拿大学、英国南普顿大学、北京工业大学、中国科学技术大学、上海技术应用学院、华中科技大学、西北大学、复旦大学、深圳大学、国防科技大学、长春理工大学、南京理工大学等。 目前已使用该软件的单位：费朗霍夫研究所、苏州纳米所、兵器装备部、三江航天、上海光机所、绵阳九院、中科院软件所、中科院光电所商业单位、北京敏视达雷达有限公司等。   ※ 光纤数据： 软件中带有各种稀土掺杂光纤数据，即时可以仿真各种光纤激光器和放大器。   ※ 各种公开数据： “Yb-germanosilicate” “ErYb-phosphate” “Er-fluorozirconate F88” “Er-silicate L22”  “Er-fluorophosphate L11”  

清华大学利用具有自主知识产权的 DMB-T 系统所开发出来的应急双向视频图像传输系统，在国务院应急办领导视察时获得了好评，并已经在国内部分地区获得了应用，反应良 好，有效地解决了特殊情况下图像信息的传输和发送问题，如在反恐演习、奥运安保、2008 年雪灾、地震灾害的现场图像回传中发挥了作用。该系统对于构建和谐社会、维护社会治安、 打击犯罪提供了重要的技术保障。清华大学数字电视技术研究中心在原有技术基础上，针对 当前频率资源紧张的现状，提出了图像传输带宽可变的新一代系统。该方案已经被公安部正 式接收成为其标准技术方案之一，未来不少要害行业和部门(公安、消防、电力、卫生、水 利、森林防火、库区大坝安全等)都可能需要配备该系统。我们愿意与当地企业合作，根据 需求进一步做好系统优化并完成产品设计，使之成为一个具有低成本、高可靠性和产业化成 熟度高的产品。

安全传输现状：随着电子技术的迅猛发展，“电子商务”、“电子政务”等应用随处可见。由于 TCP/IP 协议设计时没有考虑到信息安全传输的问题，网络中的所有数据都是通过明文的形式传输，带来了诸如信息泄密，身份难以确认等等安全问题。尤其是数据安全传输的问题在网络数据交换中表现得尤为突出。由于上述应用所依赖的互联网平台本身具有开放性的特点，交互双方的数据如何避免被他人截取和篡改，以保证其传输信息的完整性和保密性，这都是网络安全传输所必须面对和解决的问题。

1 成果简介清华大学利用具有自主知识产权的 DMB－T 系统所开发出来的应急双向视频图像传输系统，在国务院应急办领导视察时获得了好评，并已经在国内部分地区获得了应用，反应良好，有效地解决了特殊情况下图像信息的传输和发送问题，如在反恐演习、奥运安保、 08年雪灾、地震灾害的现场图像回传发挥了作用。该系统对于构建和谐社会、维护社会治安、打击犯罪提供了重要的技术保障。清华大学数字电视技术研究中心在原有技术基础上，针对当前频率资源紧张的现状，所提出了图像传输带宽可变的新一代系统。该方案已经被公安部 正式接收成为其标准技术方案之一，未来不少要害行业和部门（公安、消防、电力、卫生、水利、森林防火、库区大坝安全等）都可能需要配备该系统。我们愿意与当地企业合作，根据需求进一步做好系统优化并完成产品设计，使之成为一个具有低成本、高可靠性和产业化成熟度高的产品。2 应用说明在公安、消防、救灾、反恐、卫生、安全生产和突发事件中均可应用，预计年产值在1000 万元以上。

1 成果简介（ 1） 绕射能力强，采用 340MHz 频段，具有更强的绕射能力，可在非视距环境下工作。适应突发事件下应急通信的各种复杂环境要求。 （ 2） 覆盖范围广，在典型的城市环境下单个中心站的覆盖范围可达到 15~20km。 （ 3） 抗干扰能力强，采用 CDMA 系统的全数字调制解调方式，扩频增益达到 8dB；采用前向纠错编译码，再获得编码增益 2dB（ BER＝10－5），使载噪比低于－10dB 时仍然可以正常工作，具有更强的抗干扰能力；接收端采用非相干解调技术，系统具有更强的鲁棒性。 （ 4） 抗衰落能力强，采用了 CDMA 系统的 RAKE 接收技术，具有更强的多径分集作用，特别适合城市快速移动的工作环境；采用空间分集、时间分集等多种先进的分集技术，极大增强系统的抗衰落能力。上述先进技术的采用保证了产品在复杂的工作环境下具有优势的接收灵敏度，接收电平－100dBm 时仍能保证误码率<10E-5，误帧率<1％。 （ 5） 传输数据率高，灵活可调：双向带宽 1Mbps，满足多媒体传输要求；采用 ARQ差错控制机制，链路自适应调节，大大增强无线链路传输质量；传输数据率灵活分配，可实现上下行全双工、半双工等多种数据传输方式，满足不同用户的需求。 （ 6） 优异的移动性能：通过全面的系统总体设计和多项先进技术的实施，设计移动速度可达 10000km/h；目前实际环境下的路测速度 240km/h，特别适应在机载、车载、舰载等高速移动环境下的工作要求，满足不同用户的工作需求。 （ 7） 完善的整体解决方案：提供从个人背负式到车载远端站到中心站端到端的整体集成解决方案，实现移动环境下远距离、大范围内的视频、音频、数据等多媒体信息的高速、实时、同步传输。 （ 8） 接口多样、灵活：提供调试、业务等多种数据接口和本地状态监控，使用灵活方便。对外提供几个以太网标准接口（ 10/100BASE-T 自适应），可以方便和图像编解码器和语音编解码器连接，另外还可以提供宽带数据业务接口。也可以根据用户要求提供视频和语音信号接口，连接多种视频源，更方便用户使用。 （ 9） 保密性、稳定性及可靠性强：产品采用了无线宽带扩频加密技术，实现全数字信号处理；同时使用了超大容量 FPGA 设计，提供了系统的集成度；这些都保证了系统保密性、稳定性及可靠性强。 （ 10） 采用 12V 电源供电，满足车载电平的要求。 （ 11） 充分考虑了设备的电磁兼容性、抗震性、温度、湿度等适合野外工作环境的产品特征。 （ 12） 设备安装简单、方便，周期短、难度小。2 应用说明JoMobile 移动多媒体传输系统，俗称“动中通”，适应各种工作环境，在车载、机载、舰载和背负条件下均可正常工作。在 110 公安指挥系统、部队野外作战、 119 消防救灾、银行运钞车跟踪、 112 交通处理及舰载指挥、机载传输等领域有着广泛的应用前景。 目前 JoMobile 移动多媒体传输系统已在多个项目得到了应用，并且效果良好。现给出其中一个应用实例以做参考。 北京军区驻山西某部，以 JoMobilePP 1000 移动多媒体传输系统和部队其它军用电台共同组建了一套完善的军用指挥通信平台，为部队的野外训练、军事演习和后勤保障提供了准确、实时的第一手战场资料，加强了部队上下级的指挥协调，提高了部队的快速反应能力。在不久前举行的军事演习中， JoMobilePP 1000 移动多媒体传输系统经受了实战化的考验，将战场上各个战斗单元的图像、声音和数据多媒体信息实时传送到作战指挥中心，为部队首长的及时决策、命令下达发挥了重要作用。