双波长相移光纤光栅的光谱特性及传感应用

建立了双波长相移光纤光栅的理论模型,对双波长相移光纤光栅的透射谱特性进行了数值仿真,结果表明透射波长间隔会分别随相移量、折射率调制深度和光栅长度的变化而有规律地增减.借助光纤布拉格光栅的法布里-珀罗腔谐振相位条件计算了透射峰间隔的表达式,该表达式得到的透射峰间距曲线与数值仿真得到的曲线相符合,验证了数值仿真结果的正确性.最后,在光栅透射谱波长间隔变化规律的基础上提出一种传感方案,并对光栅的温度传感特性进行分析,理论推导得到灵敏度约为60pm/℃.     

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.     

相移光纤光栅多重滤波特性研究及应用

滤波器是通信中一种重要的器件,相移光纤光栅因其显著的滤波特性,可作为带阻滤波器应用于密集波分复用系统,实现光信号的解调。影响相移光纤光栅滤波特性的因素有很多,通过相移光纤光栅的耦合模理论分析,并利用MATLAB语言编程计算出相移光纤光栅的单波长、双波长和多波长滤波反射谱。结果发现:光栅参数的变化会使相移光纤光栅滤波特性发生改变;当进行双波长滤波时,反射谱将随着相移点位置由内向外的改变而向内塌缩;多波长滤波时,相移点位置不同可分别出现多透射窗口和超宽矩形透射窗口。     

可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器

研究了一种基于线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)和热光相移技术的可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器,透射峰数目、带宽、中心波长及波长间隔独立可调。由于热光效应,对LCFBG局部区域进行加热便可在加热处引入相移,使LCFBG透射禁带上产生透射峰。采用可编程的热打印头作为数字化加热单元,精确加热光纤光栅的特定位置,通过控制加热区域的数目和加热区域的间隔来分别确定透射波长的数目和透射波长的间隔;通过改变LCFBG被加热区域的宽度,实现可变带宽滤波。此可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器的透射峰带宽调谐范围为0.07～1.55nm,透射峰中心波长调谐范围为1547.44～1558.64nm,两透射峰间距最小为0.95nm。     

菲波纳契准周期超结构光纤光栅

采用相位掩模板扫描法,在单模光敏光纤中制备了中心波长为1 541.86 nm,菲波纳契序数为0~9的准周期超结构光栅.通过模拟引入相移过程中纤芯折射率的改变对制作参量进行了优化.传输矩阵分析与实验结果均表明,该超结构光纤光栅的透射谱呈现分形结构,在中心波长附近有六循环和自相似特性.所制备超结构光栅可作为C波段分形结构滤波器件在光通信和全光集成领域得到应用.     

菲波纳契准周期超结构光纤光栅

采用相位掩模板扫描法,在单模光敏光纤中制备了中心波长为1 541.86 nm,菲波纳契序数为0～9的准周期超结构光栅.通过模拟引入相移过程中纤芯折射率的改变对制作参量进行了优化.传输矩阵分析与实验结果均表明,该超结构光纤光栅的透射谱呈现分形结构,在中心波长附近有六循环和自相似特性.所制备超结构光栅可作为C波段分形结构滤波器件在光通信和全光集成领域得到应用.     

切趾技术对光纤布拉格光栅法布里-珀罗滤波器反射特性优化的研究

利用矩阵分析法,针对两个相同光栅构成的光纤布拉格光栅法布里-珀罗(F-P)腔滤波器进行理论分析。数值模拟分析了光栅长度变化对光栅以及F-P腔滤波器反射特性的影响,指出光栅长度增加对反射特性影响的优缺点,分析利用常用切趾函数对光栅进行切趾,减小由于光栅长度增加导致反射谱的的旁瓣增大,对组成的F-P腔滤波器的反射特性的优化,得到了光栅切趾对F-P腔滤波器的反射特性的影响规律。对于在实际应用中制作出性能优良的光纤布拉格光栅F-P腔滤波器有一定的参考价值。     

基于切趾取样光栅单信道直流平衡技术的光栅滤波器

提出了一种利用取样光栅周期的啁啾平衡切趾取样光栅单信道内直流分量的方法,基于该方法的切趾光栅滤波器具有波长设计灵活小受限于模板周期和只需一次曝光过程、亚微米量级制作精度的优点.利用均匀光栅最大反射率测量模型和零点带宽测量模型得到了实验所使用的载氢光纤紫外光致折射率变化量与曝光时间的关系.在此基础上,利用提出的新方法设计并实验制作了中心反射波长为1549.84 nm,3 dB带宽分别为75 pm和55 pm的两根升余弦切趾光栅滤波器,实验制作与理论设计仿真结果非常接近,成功消除了取样光栅-1级子光栅谱短波长方向处的法布里-珀罗共振现象,得到的光栅滤波器反射谱和透射谱具有良好的对称性,反射谱边带抑制度在20 dB以上.     

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.     

单点相移光纤光栅光谱特性的研究与应用

可调谐窄线宽掺铒光纤激光器具有线宽窄、噪声低等优点,在光纤通信、光纤传感、相干探测和合成等方面有广泛的应用。根据传输矩阵法, 利用Matlab软件仿真出单点相移光纤光栅的透射谱,通过对不同相移量、不同相移点位置、不同光栅的长度以及不同纤芯有效折射率的单点相移光纤光栅透射谱进行分析,得到了影响其相移峰的透射率、线宽、位置的主要因素,并提出了一种利用相移量为π且相移点在中点的相移光纤光栅作为滤波窗口的可调谐窄线宽掺铒光纤激光器的方案。     

利用遗传算法优化线性啁啾光栅性能

针对制作町用于40 Gb/s全光色散补偿的宽带线性啁啾光栅时出现带内群时延纹波波动较大等问题.提出了一种通过设计和改变切趾函数的参量来优化线性啁啾光栅的新方法.该方法实现简单.只需根据需要设计具有不同滚降特性的切趾函数,同时利用遗传箅法来优化切趾参量.结合传输矩阵法经过200代获得了低带内时延纹波的线性啁啾光栅.数值结果验证了采取非对称分段切趾法在保持反射谱宽和平坦性的同时可以抑制带内群时延纹波的优越性.利用该方法制作了反射谱工作带宽为1.06 nm、时延纹波不超过45.60 ps、可用于大容量密集波分复用系统(DWDM)色散补偿的线性啁啾光纤光栅.     

Novel flat multichannel filter based on fiber Bragg grating and phase shift

In this letter, a novel optical fiber filter based on fiber Bragg grating and phase shift is proposed for wavelength-division-multiplexing (WDM) system applications. As the channel-space of the comb filter based on chirped sampled fiber Bragg grating and phase shift was not accurate and the multi-channel was unable to channel the standard frequency, we discussed and calculated the error between theory and practice which has certificated by simulation. Then a compensatory method with phase shift between the samples was proposed, and a 80-channel comb filter with accurate 50-GHz channel-spacing was simulated, which is a good foundation for fabricating comb filters with accurate transmission peak in future.     

采用光纤光栅级联结构实现光纤延迟线

在使用光纤光栅实现皮秒级别时延的基础上,提出一种光纤光栅与单模光纤相结合的微秒级别级联结构,该结构可以实现中心波长1 550~1 553 nm范围内,间距为1 nm的窄波长反射型时延线,共1,1.5,2和2.5 μs四种不同的时延。将单波长反射的啁啾布拉格光纤光栅与103 m单模光纤连接构成延迟单元,再利用光环形器将4个延迟单元级联并使用内半径为3 cm的光纤绕线盘,将四种延时单元的传输光纤进行整合。借助光纤光栅的反射镜作用,控制不同波长光信号通过不同的传输距离,从而达到时延目的。本文通过对啁啾布拉格光纤光栅的反射谱进行仿真分析,发现相邻反射谱的旁瓣会出现交叠现象,因此使用六个切趾函数对旁瓣滤除。结果显示：不同切趾函数的滤除效果也不同,能够完全滤除旁瓣并且对反射谱包络影响最小的是柯西切趾函数,经柯西切趾后能使不同波长光信号在对应中心波长1 nm范围内反射率达到1,而其他位置均为0。由于使用光纤绕线盘整合延迟单元传输光纤会产生一定损耗,因此对弯曲损耗进行仿真分析,结果表明：弯曲半径相同时,损耗与工作波长成正比;工作波长相同时,弯曲损耗与弯曲半径成反比。当弯曲半径大于2.9 cm时,弯曲损耗曲线变化平缓并趋于0,因此当光纤绕线盘内半径为3 cm时保证了在减小延迟模块体积的同时又不会有过大的损耗。通过TDS784D型示波器对频率为2 000 Hz的信号经不同传输距离后的波形进行测试,结果显示经3 m和5 km传输线后信号的各项参数基本保持不变,经过长距离传输后,依然能保持原信号特性,因此使用103 m传输线可达到延迟目的。使用W-GGL型光功率计对不同频率下的输出功率进行测量,与直光纤的输出功率相比,当弯曲半径为2~3 cm时偏差较大,等于3 cm时偏差为0.18 dBm,大于3 cm时则无限趋近,因此设置绕线盘内半径为3 cm符合光纤延迟线的损耗范围。     

Dispersion Compensators Based on Overlaped Linearly Chirped Fiber Gratings for DWDM Systems

By introducing a convergent lens in the phase mask setup and by tilting appropriately the fiber from the phase mask, a linearly chirped fiber grating with an appropriate chirp can be obtained conveniently. Using this method, two groups of fiber gratings, each of them is composed of 8 overlaped linearly chirped fiber gratings but with different center reflection wavelength separations (～0.8 nm and ～1.6 nm, respectively) are fabricated. Experimental results show that, the compensators based on the two groups of fiber gratings can be used to compensate for the dispersion of 8×2.5 Gb/s transmission over 100 km of standard single-mode fiber for multiple channels in optical time-division multiplexing (OTDM) and densed wavelength division multiplexing (DWDM).     

Dispersion Compensators Based on Overlaped Linearly Chirped Fiber Gratings for DWDM Systems

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅｒｅｉｓａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｍａｎｙｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓ .ＢｅｃａｕｓｅｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｘｈｉｂｉｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｂｏｔｈｉｎｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｈｅｎｔｈｅ ｇｒａｔｉｎｇｉｓｃｈｉｒｐｅｄ[1] ,ａｎｄｉｎｔｒａｎｓｍ…     

The generation of group delay ripple of chirped fiber gratings

The analysis of the group delay ripple (GDR) generated by chirped fiber gratings is developed based on the Fabry-Perot (F-P) resonator. It shows clearly how the GDR is generated and why the periods of GDR varies along the chirped fiber gratings. It could also explain why apodization could suppress the GDR and how apodization affects the chirp of the grating. The theory could be used to devise the apodization of fiber gratings.     

Filter characteristics of a chirped volume holographic grating

We compare and analyze the filter properties of transmission-type volume holographic gratings, especially the dispersion characteristics for uniform and chirped gratings. It is theoretically and experimentally shown that the dispersion characteristics can be controlled by introducing one-dimensional chirping to the volume grating in a photorefractive crystal. The filter response including output power and dispersion comes from a combined effect of the spatial spectra of the grating structure, input beam, and output-coupling fiber mode. Filter responses can be designed by controlling these parameters for optical communication applications.     

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。