Modeling and Testing of Uniform Fiber Bragg Gratings Using 1-D Photonic Bandgap Structures in Microstrip Technology

A way to model and test fiber gratings and fiber grating-based systems in the microwave range is proposed. The method rests on the equivalence relationship found between a fiber grating and a one-dimensional microstrip photonic bandgap structure that consists of a periodic pattern of circles etched in its ground plane. The equivalence assures that the frequency-response of the fiber grating is an upshifted replica of the corresponding frequency to its equivalent microstrip device. Both apodized and nonapodized uniform fiber gratings have been considered and the feasibility of the proposed method has been shown in simulation and measurement.     

Analysis and design of electromagnetic crystals in microstrip technology using a fibre grating model

Electromagnetic crystals (EC) in microstrip technology have been recently proposed as efficient Bragg reflectors. They are implemented by etching the ground plane or by drilling the substrate following a periodic pattern. In this paper we propose a simple and fast fibre Bragg grating (FBG)-based model for the synthesis and analysis of these microstrip ECs with sinusoidal patterns. The method rests on the analogy found between the frequency responses of a microstrip EC and a FBG. Based on this analogy, an equivalence relationship between the physical parameters of a microstrip EC and those of an equivalent FBG has been established. The equivalence assures that the frequency response of the microstrip EC is a down-shifted replica of the one corresponding to its equivalent FBG. This model avoids the use of the time-consuming electromagnetic calculations involved in the analysis of the microstrip ECs as well as the trial method employed until now in the synthesis, since a FBG response arises immediately from coupled-mode theory. At the same time the theoretical difficulties encountered in the formal derivation of coupled-mode theory for microstrip ECs are also avoided by the equivalence relationship found.     

多模光纤光栅温度传感特性的实验研究

利用氢敏化处理的多模光纤制作了多模光纤光栅,并对多模光纤光栅的温度传感特性进行了实验研究与理论分析,表明这种光栅三个反射峰的布拉格波长随温度变化均呈现出良好的线性关系,并且重复性相当好,同一光栅的各反射峰的理论温度灵敏度系数都等于0．01nm／℃,实验测得的温度灵敏度系数为0．0098nm／℃或0．0099nm／℃,与理论分析相当吻合,这些特性与单模光纤光栅的温度传感特性接近相同。因此可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅开发光纤光栅传感器,以降低成本;这一实验结果还可以作为对多模光纤光栅进一步深入研究的参考。     

三角形大带宽反射光谱光纤光栅的设计和制备

反射谱具有三角形形状的光纤光栅在光纤传感等领域中具有重要的应用前景。利用遗传算法设计出了产生三角形光谱分布的光纤光栅的耦合系数沿光纤的分布。计算表明,三角形光谱光纤光栅是可以实现的,其反射带宽可以通过光栅的啁啾量进行调节,常周期的三角光栅反射带宽小,变周期的三角光栅反射带宽大,其带宽同其啁啾量大致相等。实验中,采用光束扫描法制备了反射底宽为0．77nm三角形光谱的光纤光栅。     

掺铒光纤光栅的开关动力学特征研究

研究在连续光入射下掺饵光纤光栅的开关动力学特征，发展其开关过程有类似于相变的特征。数值结果表明，主动光纤光栅在连续光条件下更适合于脉冲串产生。     

非线性二次曝光法制作三角形光纤Bragg光栅

提出了一种利用非线性二次曝光技术制作三角形光纤Bragg光栅的新方法.该方法只使用普通Bragg位相模板,采用两次曝光技术,通过控制光纤光栅的本地谐振波长和反射率,达到控制光纤光栅谱形的目的.第一次直接对光纤曝光,用来控制光纤光栅谐振波长;第二次通过位相模板曝光,用来控制光纤光栅的反射率.考虑到光敏光纤感光特性曲线的多项e负指数变化规律,按照"分步写入光纤光栅设计软件"进行曝光分布设计,利用"分步曝光光纤光栅写入系统"进行曝光控制,使用信息产业部第46研究所生产的DCS-01型光敏光纤,得到了线性范围1.24 nm、反射率为0～64%的三角形光纤Bragg光栅.三角形光纤Bragg光栅作为光纤光栅传感解调器件,在光纤传感领域具有重要应用价值.     

用布拉格光纤光栅制作啁啾光纤光栅

介绍了一种用布拉格光纤光栅制作啁啾光纤光栅的方法。采用氢氟酸腐蚀布拉格光纤光栅, 使光栅的横截面沿光栅轴向逐渐变小, 然后对光栅施加１．５０ Ｎ的拉力, 在光栅轴向建立应变梯度, 制作出长１５ ｍ ｍ 、峰值反射率达９２％ 、反射半高宽为５ ｎｍ 的啁啾光纤光栅。     

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。     

Theoretical analysis of novel fiber grating pair

A novel fiber grating pair that consists of a conventional long-period fiber grating and a fiber Bragg cladding grating (FBCG) is proposed. The FBCG is a new type of fiber grating in which refractive index modulation is formed in the cladding. Through the coupled-mode theory, we accurately calculate the coupling coefficients between modes supported in the fibers. And some other mode coupling features in the fiber cladding gratings are analyzed in detail. The calculation of the modes involved in this paper is based on a model of three-layer step-index fiber geometry. Then, we have investigated the sensitivity characteristics for variation of the modulation strengths of the fiber Bragg cladding gratings’ resonance peaks and the long-period cladding gratings’ (LPCGs) dual resonant peaks. Finally, the modulation strength sensitivity of the grating pair’s three resonant peaks is demonstrated, and the results indicate that these grating pairs may find potential applications in optical fiber sensing.     

基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法

本文提出并论证了一种光纤光栅高速解调的新方法, 利用色散补偿光纤的色散效应, 将光纤光栅的波长漂移信息转换成时域信息. 采用脉冲激光器作为光源, 仅需一个光脉冲可获取单根光纤上所有光纤光栅的反射光脉冲, 再根据各个光栅反射回光脉冲的延时变化即可实现波长的解调. 本方法可用于准分布光纤光栅传感网络解调, 系统采用全光纤结构, 无需波长扫描, 大大提高了解调速度. 本文搭建了测试系统进行实验验证, 对3个光纤光栅组成的准分布式传感网络进行了解调, 实验结果表明, 解调出的光纤光栅布喇格波长线性度好, 解调速度最高可达1 MHz, 采样数据取10次平均后解调线性度可达0.9969, 解调误差约为27.8 pm.     

基于啁啾光纤光栅的色散补偿器在超长距离密集波分复用系统中的应用

对啁啾光纤光栅在超长距离多波长传输系统中应用时所存在的问题进行了研究，主要分析了多波长级联的啁啾光纤光栅之间的串扰，并提出了利用相干长度法来抑制不同信道间啁啾光纤光栅串扰的方法.在此基础之上实现了基于光纤光栅色散补偿的8×10Gbit/s,1500km G.652光纤上的传输系统. 关键词： 光纤通信 色散补偿 啁啾光纤光栅     

光纤光栅梳状滤波器及其在新型可选波长激光器中的应用

对现有在同～段光纤上多次写入光栅制成光栅梳状滤波器的方法进行了改进,利用增加光栅长度,精确控制不同光栅的曝光时间,并结合调整光栅实际写入长度的方法,制成了不均衡度小于5％、最低峰值反射率高于95％的光纤光栅梳状滤波器;同时提出了一种新颖的可选波长光纤激光器结构。采用由上述方法制作出的反射率均衡的光纤光栅梳状滤波器和可调光滤波器结合在一起进行波长选择,实现了波长的快速准确选择,同时各个波长激光的输出特性稳定,功率均衡性好,边模抑制比大于50dB。     

Fiber Bragg grating sensor demodulation technique by synthesis of grating parameters from its reflection spectrum

In this paper, we present a very reliable simulating algorithm to synthesize the physical parameters of a fiber Bragg grating structure from its reflection spectrum. The knowledge of the gratings parameters allows the determination of the maximum wavelength. The algorithm is then tested to monitor the shift of the central wavelength in response to a change of temperature. Our numerical program uses the transfer matrix method and the Nelder–Mead simplex algorithm. It can be easily implemented in the case of twin Bragg gratings. A twin grating is composed of two identical gratings separated by a short length of fiber. The demodulation technique has been tested experimentally with temperature sensors. It is very accurate and provides absolute measurements.     

Measuring the group delay of fiber Bragg gratings by use of end-reflection interference

A new, simple method for characterization of fiber Bragg gratings is proposed. The group delay of the grating is obtained from measurement of the spectral reflectivity response of a grating that is interfering with a bare-fiber end reflection.     

强度解调型光纤光栅温度传感实验

光纤光栅在工程上应用广泛,但由于存在解调系统复杂、成本高,尤其是需要使用光纤光谱仪等波长解调仪器,使得光纤光栅很难走入本科教学的实验课堂.本文提出了一种基于窄线宽DFB激光器的强度解调方案,极大地简化了光纤光栅传感器的解调系统,完全满足较高分辨率和实时检测的系统要求.合理安排的温度传感实验可以非常直观地展示光纤光栅的线性传感性能,使得工程化的光纤光栅传感技术轻松走进本科教学课堂,具有极高的推广和应用潜力.     

光纤光栅复用温度传感研究

提出了一种基于匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址的新光纤光栅复用传感解方案,理论上分析了系统的响应特性,实验上完成了三光栅复用温度传感,实验结果与理论值相一致。     

线性啁啾光纤光栅的数值分析

本文利用耦合模方程对线性啾光纤光栅的反射谱进行了计算,并讨论了方程中各参数对计算结果的影响.     

基于紫外刻写相移光栅的温度应力同时测量传感器

传统光纤光栅传感器存在温度应力交叉敏感的问题,无法同时测量被测物体的温度应力变化情况。针对这种情况,提出一种新型的利用紫外光刻写相移光栅的方法,在刻写光栅前用电极放电的方法去除掉极小一段光纤的光敏性,使光纤原有的均匀周期分布状态被破坏,从而形成相移光栅,并对其进行理论分析。此种相移光栅的透射光谱存在2个明显的谐振峰,利用2个峰对温度和应变灵敏度不同的性质,可以通过建立解调矩阵来实现温度与应力的同时测量。实验结果表明:利用此种方法制成的相移布拉格光栅能够较为精确地实现温度、应力的同时测量,所制作的传感器温度灵敏度最高可达9.51 pm/℃,灵敏度方差低于2.125×10?7,应变灵敏度最高可达0.767 pm/με,灵敏度方差低于2.156×10?10。     

光子晶体理论应用于光纤布拉格光栅的研究

将光纤布拉格光栅近似为一维光子晶体，研究光栅的能带结构和光学传输特性。利用平面波展开法对光子晶体进行理论研究，将研究方法移植到光纤布拉格光栅上，并对其进行数值分析，得到光栅的传输特性。研究表明，光栅反射谱有多个反射峰，峰值中心频率是基频的整数倍，而且峰值处存在光子带隙，反射峰带宽对应光子带隙宽度，中心频率和带宽随光栅长度、高介电常量材料占空比、调制深度而变化。结果与传统的耦合模理论一致。     

取样布拉格光纤光栅的传输矩阵

根据在一般坐标系下均匀布拉格光纤光栅的传输矩阵,得到了取样布拉格光纤光栅的传输矩阵。利用傅里叶变换得到了取样布拉格光纤光栅的谐振方程。结果表明,在不考虑平均折射率变化的情况下,谐振峰的位置是由光栅的周期和取样周期共同确定的,与取样时的占空比、光栅长度和耦合系数没有关系。类似于物理光栅,取样布拉格光纤光栅也存在缺级现象,给出了出现缺级的条件。