一种新颖的光纤光栅温度调谐装置的原理与实验研究

提出了一种新颖的光纤光栅温度调谐方案，并将按此方案制作的调谐装置命名为双肩梁，详细分析了其原理.设计制作了一套双肩梁调谐装置，并对其进行了实验研究.实验中得到了0.436nm/℃的温度调谐效率，把所用光纤光栅的温度灵敏度提高了50倍之多.调谐具有很好的线性和可重复性.该装置最大的优点在于它突破了以往热调谐方法中驱动材料热膨胀系数的限制，使得温度调谐效率可以根据实际需要进行灵活设计，从而具有很大的灵活性.该装置在激光器调谐、高灵敏度温度传感以及传感解调等领域有着很大的潜在应用价值. 关键词： 光纤光栅 调谐 双肩梁 温度调谐     

一种新颖的高灵敏度光纤光栅带宽调谐机构

设计了一种由一直梁和两个半圆拱组成的开口环结构,并将均匀光纤布拉格光栅斜贴于直梁中间的表面处。对两半圆拱施加与直梁方向平行的应力作用时,光纤光栅受到线性应力场的作用,光纤布拉格光栅即转化为啁啾光纤光栅。该机构实现了光纤光栅带宽的线性调谐,线性度高达0．9982,实验结果与理论分析一致。与以往的带宽调谐机构相比,该机构具有很高的应力灵敏度,在20N力的作用下,可产生约7nm的带宽反射,灵敏度达0．34nm／N。利用环境温度对带宽调谐无影响的特性,采用带宽编码技术,研制出具有温度自动补偿特性、高灵敏度的带宽调谐装置。     

光纤光栅的双向温度/波长调谐技术研究

为了对光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG) 的中心反射波长进行双向调谐,提出了采用半导体致冷器、热敏电阻配合控制电路对FBG的工作温度进行双向精确控制实现温度/波长调谐的方法,讨论了温度/波长调谐的实现技术,并研制了FBG双向温度调谐器样品.在0℃、20℃、40℃环境温度条件下对调谐器进行了范围为－20℃~60℃、步进为10℃的温度扫描测试.实验结果表明：FBG调谐器的中心反射波长与设定的温度有较好的线性关系,除波长外其它光栅特性基本不随调谐温度改变;调谐装置准确度优于0.05 nm,且受环境温度变化的影响较小.     

基于温度梯度的光纤光栅啁啾调谐

将光纤光栅粘于铝材料基底上,利用温度梯度方法实现了光纤光栅的啁啾调谐.当光纤光栅两端温度差为28.1℃时,得到了4倍以上的反射带宽展宽.     

基于DFB激光器的光纤光栅温度检测

波长解调技术是光纤光栅传感技术的关键,提出了一种建立在波长可调谐DFB激光器技术上的波长解调方法,通过线性控制DFB激光器管芯温度达到调谐DFB激光器输出波长。通过实验和分析,得出了激光器调谐波长与管芯温度的对应关系,在此基础上,建立了光纤光栅温度检测系统,系统温度检测误差在1℃范围内,实验结果表明,采用波长调谐进行光纤光栅温度检测的方法,在一定的温度检测范围内具有良好的应用效果。     

一种新颖的光纤光栅带宽调谐方法

提出了一种新颖有效的光纤光栅带宽调谐方法,将光纤布拉格光栅斜向粘贴到矩形截面弹性梁的侧面上,通过调节弹性梁的曲率,实现了对光纤布拉格光栅的线性带宽调谐,调谐后的光纤光栅带宽可达11．32nm,中心波长的变化小于0．1 nm。     

基于非线性啁啾光纤光栅实现的色散可调谐

从原理上证明了一种基于非线性啁啾光纤光栅以及光纤光栅的温度特性的色散可调谐方案.实验证明在25.5℃的温度变化范围内,光纤光栅对1550.43nm波长的色散补偿量从759.1ps/nm上升到1659.9ps/nm,色散调谐范围达到900ps/nm,这个方案具有对补偿波长和特定补偿波长所需要的色散补偿量同时进行调谐的特点.     

基于悬臂梁的光纤光栅线性调谐器研究

分析了基于悬臂梁的光纤光栅线性调谐的基本原理及调谐公式,指出了调谐范围、调谐灵敏度和反射波谱展宽与悬臂梁结构的关系,并提出了优化方案.实验中选用适当尺寸的悬臂梁,对粘贴其上的光纤光栅的反射波长实现了线性调谐,并可对调谐范围、灵敏度等指标进行灵活控制.     

光纤布喇格光栅的金属管封装与电调谐

本文用薄金属套管对光纤光栅进行了封装,并利用其进行了光纤布喇格光栅的电调谐实验.这种调谐方法保持了光纤光栅体积小的优点,操作简便,可远距离实现,光纤光栅的波长变化与电流的平方或电功率成正比.实验中用3.2A的电流获得了3nm的波长调谐,调谐速率约为0.59nm/W.     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发，简要分析PCF的导光原理与单模特性，并探讨基于PCF的光纤光栅的稳定性，基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能，以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理。从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

分布反馈式光纤激光器的光热调谐方法

针对现有光纤激光器调谐方法通常不能兼顾调谐幅度和调谐速率的问题,提出了一种基于光热效应的调谐方法,有效兼顾了调谐幅度和调谐速率的要求。分析了光纤激光器的输出波长随泵浦功率变化而改变的实验现象,并以980 nm泵浦源自身调谐为例,进行了静态和动态实验,结果表明:基于光热效应的分布反馈式光纤激光器静态调谐幅度达392 MHz/100 mA,动态调谐速率超过2 kHz,验证了光纤激光器光热调谐方案的可行性。     

AN采用FBG温度机械合成调谐技术的光滤波器

报道了一种采用特别设计的调节结构,并与温度机械相结合的方法来调谐FBG的中心波长的新颖光滤波器,它在温度变化60°范围内波长可线性调节9nm以上,线性度达0.9999.     

Effect of friction in ferrules on compression tuning characteristics of fiber Bragg gratings

The effect of friction in ferrules on compression tuning characteristics of fiber Bragg gratings (FBG) was observed and analyzed in this paper. It was demonstrated that the micro-bending of the fiber in the ferrule would cause friction between fiber and inner wall of the ferrule, and the friction would make a non-uniform strain in the FBG and degradations of its reflection spectrum. To avoid the effect, some measures have been applied including reducing the ferrule diameter to fit the fiber, and filling some lubrication in the ferrule, and so on. Near 10 nm tuning range can be obtained with good spectral performance.     

啁啾光纤光栅延迟线在光控相控阵雷达中的应用研究

介绍了啁啾光纤光栅延迟线在光控相控阵雷达中的两种应用系统及其工作原理，即基于单波长激光器和多个可调啁啾光纤光栅延迟线的系统以及基于多波长激光器和一个可调啁啾光纤光栅延迟线的系统。介绍了这两种系统的光控相控阵雷达扫描角要实现连续变化时，啁啾光纤光栅延迟线的调谐原理。分析结果表明，若啁啾光纤光栅的长度长而反射谱窄，则啁啾光纤光栅较小的调谐量就能使光控相控阵雷达天线实现较大的扫描范围。     

Tunable Fiber Gratings and Their Applications

Some practical research topics on tunable fiber gratings in author's group are presented, including tuning speed, tuning range, tuning characteristics of gratings in HB fiber, and the tunability of the line-width. The applications of fiber gratings in communication and sensing are also discussed.     

73-nm tuning of a double-clad Yb<Superscript>3+</Superscript>-doped fiber laser based on a hybrid array

We report on a wide wavelength tuning in a double-clad ytterbium-doped fiber laser. The laser cavity consists of an array of broadband high-reflection fiber Bragg gratings and a bulk grating as the output coupler and wavelength selection element. The proposed fiber laser configuration combines a low intracavity loss of the fiber Bragg grating mirrors with a wide wavelength tuning of the bulk gratings. We demonstrate a >70-nm wavelength tuning range, limited only by the available fiber Bragg gratings.     

Investigation of a multiwavelength raman fiber laser based on few-mode fiber Bragg gratings

We propose and experimentally demonstrate a simple multiwavelength Raman fiber laser based on few-mode fiber Bragg gratings without additional multichannel filters. The multiwavelength Raman laser output has a high extinction ratio of more than 45 dB. The multiwavelength output is so stable that the peak power fluctuation is less than 0.5 dB. The number of lasing wavelengths can be adjusted, corresponding to the properties of few-mode Bragg gratings with multiple resonant wavelengths. By the thermal tuning method, the lasing wavelength of each channel can be effectively controlled, and the laser's tunability is measured to be 10.5 pm/ degrees C.     

Tunable multi-wavelength combined linear-cavity fiber laser source with equally changed wavelength spacing

A tunable multi-wavelength combined linear-cavity fiber laser source with equally changed wavelength spacing is proposed for the first time. The wavelength tuning is realized by stretching or compressing the fiber Bragg gratings incorporated in the laser cavity. To ensure a wavelength tuning with equally increased or decreased wavelength spacing, the gratings are mounted onto a plastic plate with angles between adjacent gratings such that the forces applied to the gratings has an equal force increment. A four-wavelength lasing with equal increased or decreased wavelength spacing is achieved experimentally.