基于啁啾相移光纤光栅的滤波器设计及应用

相移光纤光栅作为透射型带通滤波器件降低了使用成本和插入损耗.在光通信和传感领域有着较高的应用价值.啁啾相移光纤光栅的透射峰波长和数量由相移点的位置和数量来确定,透射峰特性受相移量的影响.采用分段切趾的方法获得满足光通信要求的滤波特性,利用传输矩阵法分析了切趾前后透射峰特性的变化,结果表明:切趾改善了滤波器的幅度和相位响应,依据滤波器的设计要求选取不同的切趾函数以及切趾比例;切趾还大大减弱了透射峰波长和深度对相移量的敏感度,适当切趾后相移量的影响可以忽略.并提出一种应用双通道啁啾相移光纤光栅滤波器产生脉冲毫米波副载波信号的方案.     

光纤布拉格光栅自致啁啾效应的研究

根据耦合模理论,采用传输矩阵法分析了相位掩模法制作的光纤布拉格光栅的反射谱特性.设计了一种新的写制光纤光栅的光路,利用高斯激光光束写制出具有短波自致啁啾效应的切趾光栅(栅长0.015 m).对具有短波自致啁啾效应的光纤光栅进行了物理切割(剩余光栅的长度分别取0.007 m和0.0055 m),得到了一种新型的具有长波自致啁啾效应的光纤光栅.原本的自致啁啾光栅反射谱中旁瓣分布在短波长方向,而得到的新型自致啁啾光栅的反射谱中长波长方向的旁瓣更为明显.基于对光纤布拉格光栅自致啁啾效应的分析,提出一种新型类高斯切趾函数,以此函数对自致啁啾效应进行数值模拟,得到了与实验结果相一致的光谱图.     

大啁啾光纤布拉格光栅的脉冲响应特性研究

脉冲堆积技术是高功率激光系统中产生任意种子脉冲的方案之一.该方案利用大啁啾光纤布拉格光栅的宽带特性来展宽宽带短脉冲,以满足脉冲堆积组件的需求.利用传输矩阵法模拟了大啁啾宽带光纤布拉格光栅的反射谱、时延曲线等特性.研究发现,光纤光栅的啁啾因子决定了色散量以及带宽的大小,但增加色散量的代价是降低了光纤光栅的带宽;光栅长度越长,反射带宽明显增加,但色散量变化不大.研究结果对高功率前端系统的设计具有一定的指导意义.     

啁啾长周期光纤光栅的超宽带滤波特性及其切趾优化

基于光纤光栅的模式耦合理论,采用传输矩阵法对啁啾长周期光纤光栅(LPFG)的超宽带滤波特性进行了分析。研究表明当啁啾LPFG的纤芯模同时与同向传输的多个阶次的包层模发生耦合,且与多个不同阶次包层模对应的谐振峰交叠时,其传输谱带宽可扩展到500nm以上,可用做超宽带带阻滤波器。传输谱带宽随模式序数、啁啾系数、光栅长度、周期和折射率调制量的增加单调递增,但随光纤包层半径的增大单调递减。采用高斯折射率切趾技术抑制了传输谱旁瓣,为设计超宽带滤波器提供了新的方法。     

啁啾莫尔光纤光栅特性的研究

较全面地分析了啁啾莫尔光纤光栅的特性。介绍了啁啾莫尔光纤光栅的发展与应用前景。提出了利用薄膜传输矩阵的方法来计算光纤光栅 ,这种算法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加 ,利用传输矩阵计算光栅特性 ,并将这种算法与其它相关算法进行了比较。作为一种滤波器 ,啁啾莫尔光纤光栅的透射特性尤为重要 ,针对这种光纤光栅的长度、啁啾量及相移等重要参数计算了光栅的透射率变化 ,并对结果进行了优化数值分析 ,得出了它们之间的关系     

基于级联相移线性啁啾光纤光栅的梳状滤波器设计

为了获得反射带宽大、信道间隔均匀的高性能梳状滤波器,提出一种基于级联相移线性啁啾光纤光栅的新型梳状滤波器的结构设计.利用传输矩阵法和法布里-珀罗谐振腔理论,数值分析了该梳状滤波器中啁啾光栅的级联方式、啁啾量、折射率调制量和级联处的相移量对光栅反射谱特性的影响.结果表明:对应不同的级联方式,反射峰存在疏密变化,即两个级联光栅的啁啾量同号时,反射峰分布均匀对称,可设计均匀滤波器;而两个啁啾量异号时,反射峰呈现出疏密渐变的特性,可设计非均匀滤波器.此外,光栅啁啾量增加,反射谱带宽增大,但是反射率降低,而增大折射率调制量,可以提高反射率;级联处的相移量改变时,每个反射峰位置发生移动,从而可以通过改变相移量选择滤波窗口.     

变迹啁啾Bragg光纤光栅的矩阵分析

本文用传输矩阵法分析了各种变迹与线性啁啾Bragg光纤光栅的响应特性,构造了各种变迹函数,进行了比较.分析了变迹函数、啁啾系数、折射率变化量以及光栅长度对反射带宽、最大反射率的影响.找到了最佳变迹函数和量佳啁啾系数.特例中的数值分析表明,补偿100km光纤色散带宽为1nm的最佳光栅长度是140mm,最佳啁啾系数为0.048nm/cm.     

双波长啁啾相移光纤光栅

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8 nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3 dB谱线宽分别为20 dB和0.08 nm,实验结果和理论设计一致.     

啁啾光纤光栅透镜法制作技术的理论与实验研究

对利用零级抑制均匀相位掩模版结合同透镜制作啁啾光纤光栅的技术进行了详细的理论和实验研究。结果表明这种方法适合于制作啁啾参数较小的光纤光栅，当所制作的光栅啁啾参数较大时，将导致严重的光谱不对称性和包层模耦合。     

多信道梳状滤波器信道间的相移补偿（已撤稿）

采样大啁啾光纤光栅理论（LCSBG）是实现超高信道数梳状滤波器的理想方案,但实际制作时存在信道间隔不准确、多信道无法同时对齐的问题,文中通过对多信道梳状滤波器反射谱特性的数值模拟分析以及信道间隔误差进行了理论计算,指出问题的来源为LCSBG 要求的光栅为周期倒数线性啁啾,并不是简单的线性啁啾.对此,提出了相移补偿方案,并以100信道,40 GHz 梳状滤波器为例进行了仿真验证,得到了理想的结果.这为实际制作高信道、高准确度的多信道梳状滤波器打下了良好的理论基础. 关键词： 光纤光栅 采样大啁啾 相移 多信道梳状滤波器     

多信道梳状滤波器信道间的相移补偿

采样大啁啾光纤光栅理论（LCSBG）是实现超高信道数梳状滤波器的理想方案,但实际制作时存在信道间隔不准确、多信道无法同时对齐的问题,文中通过对多信道梳状滤波器反射谱特性的数值模拟分析以及信道间隔误差进行了理论计算,指出问题的来源为LCSBG 要求的光栅为周期倒数线性啁啾,并不是简单的线性啁啾.对此,提出了相移补偿方案,并以100信道,40 GHz 梳状滤波器为例进行了仿真验证,得到了理想的结果.这为实际制作高信道、高准确度的多信道梳状滤波器打下了良好的理论基础.     

Fabrication of high quality chirped fiber Bragg grating by establishing strain gradient

To fabricate chirped fiber Bragg grating (CFBG) with high reflectivity and accurately controlled chirp profile with low cost, we develop the CFBG fabrication technique based on strain gradient: fabricating CFBG using fabricated fiber Bragg grating (FBG) by establishing strain gradient along the length of grating. We theoretically analyze the form of such CFBGs, and study the characteristics of gratings using piecewise-uniform approach. It is shown that increasing UV-induced index change or the length of the grating or both are the efficient ways to obtain high quality CFBG with high reflectivity and good reflection spectrum. The dispersion of this grating is decided by and varies inversely with the slope of the strain gradient along the length of the grating, not decided by UV-induced index change or by the length of grating. One can control the dispersion and the chirp profile by adjusting the slope of the strain gradient. Based on the theoretical analysis, we have fabricated CFBG whose reflectivity is maintained at 100% in a large range of strain gradients.     

双带通啁啾光纤光栅光谱特性仿真及分析

针对啁啾光纤光栅的带通滤波特性,设计了纤芯/包层复合结构的啁啾光纤光栅滤波器.基于光纤耦合模和传输矩阵理论及坐标变换方法,对其光谱特性进行仿真分析,验证了该光栅的双带通滤波特性;对周期为536、537、538nm,长度为8、10、12mm,折射率调试深度为0.0002、0.0003、0.0004,啁啾系数为0.05、0...     

折射率调制深度误差对切趾啁啾光纤光栅特性的影响

从耦合模方程出发,用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响。结果表明：折射率调制深度误差的分布频率越高,光栅传输特性受到的危害越小;误差平均幅值越高,光栅传输特性的劣化程度越大。因此,在光栅的制作过程中,应注意避免和减小高幅值误差,并注意减少低空间频率分布的误差。     

折射率调制深度误差对切趾啁啾光纤光栅特性的影响

从耦合模方程出发,用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响.结果表明:折射率调制深度误差的分布频率越高,光栅传输特性受到的危害越小;误差平均幅值越高,光栅传输特性的劣化程度越大.因此,在光栅的制作过程中,应注意避免和减小高幅值误差,并注意减少低空间频率分布的误差.     

Chirp elimination using a linearly chirped fiber grating

Gain-switched distributed feedback laser diodes (GS-DFB-LD) with high repetition bit rate have large frequency chirp. Conventionally, the F–P spectrum filter and normal dispersion fiber were used to eliminate chirp in GS-DFB-LD pulse sources. In this paper, a new method for eliminating chirp of high repetition pulses generated from DFB laser diodes is proposed. The use of a linearly chirped fiber grating for chirp elimination is discussed theoretically and numerically. A new apodized coupling profile function for the grating, which we call it the inverse Gaussian, is given. Its characteristics are analyzed and compared with other profiles. The numerical results are in agreement with the theoretical analysis.     

A novel adjustable PMD compensator based on a tapered high-birefringence linearly chirped fiber Bragg grating

A novel solution for polarization mode dispersion (PMD) compensation is proposed by applying tension on a tapered high-birefringence linearly chirped fiber Bragg grating. The compensated differential group delay changes with the applied tension, for its cross-sectional area varies nonlinearly along the grating. Its performance as PMD compensator for short pulses fiber-optical transmission system and 10 Gb/s NRZ fiber-optical transmission system is demonstrated experimentally.     

啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究

利用啁啾相移光纤光栅狭缝的中心波长对应变点和应变量的波长敏感性,实现应变与应变点精确定位的传感.当啁啾光纤光栅上的某一位置产生微应变时,该应变点会产生相移,其频谱则会出现一个与之对应的狭缝,且狭缝的深度和中心波长与应变的大小和位置相关.当串接不同中心波长的啁啾光纤光栅后,即可实现一定范围内的分布式应变与应变点精确定位检测.本文通过V-I传输矩阵法建立了狭缝深度和中心波长关于应变量和应变位置的理论模型,分析结果表明理论上可以实现微米量级的精确定位.搭建了级联啁啾相移光纤光栅的分布式应变传感装置,实验获得的最大应变灵敏度为0.19 pm/με.该精确定位传感装置在先进制造、精密加工、航空航天、铁路系统等高新技术领域具有重要的应用前景.