光纤光栅温度传感理论与实验

从光纤光栅温度传感模型出发,理论分析研究了光纤光栅的温度传感特性,推导了光纤光栅温度传感的一阶、二阶和有效线性灵敏度系数的解析式,计算了各灵敏度系数的理论值,实验得到了反射波长与温度的二次多项式,对比分析了理论与实验结果,讨论了石英的力学参数对光纤光栅温度传感特性的影响、反射波长与温度的线性及非线性的适用范围等问题.关键词：光纤光栅光纤传感温度传感     

倾斜Bragg光纤光栅反射谱特性理论和实验研究

光纤Bragg光栅在通信和传感领域有着广泛的应用。根据倾斜光纤Bragg光栅的结构特点,利用耦合模原理,运用传输矩阵法,模拟分析了倾斜角度对光纤Bragg光栅反射特性的影响,并用实验对模拟结果进行了验证。实验和模拟结果表明：随着倾斜角的增大,中心反射波长向长波方向移动,反射带宽变窄,反射率减小。这个结论对倾斜Bragg光纤光栅的生产和应用有一定的指导作用。     

光纤光栅水位传感器的理论模拟与实验研究

研制了一种光纤光栅水位传感器.采用三维有限单元法,对传感器的结构型式进行优化分析,得到水位与光纤光栅中心反射波长之间光 力转换的线性关系;制作了传感器模型,对模型的光 力转换关系进行了测试,实验结果与理论结果基本一致.该传感器经多次改进,通过试用,可用于工程检测.     

光纤光栅的反射率特性

基于光纤光栅在光通信中的重要应用,根据耦合模理论数值模拟了波长在1.55μm附近时光纤光栅长度与反射率的关系,分析图形得到了在1.50μm到1.55μm之间出现较强的反射率,几乎接近100%,同时分析了折射率变化对反射率的影响,研究结果为光通信中无源光器件的制作提供理论依据。     

线性啁啾莫尔光纤光栅的理论研究

以经典耦合模理论为基础,结合线性啁啾莫尔光纤光栅的结构特性,给出了线性啁啾莫尔光纤光栅的耦合系数和耦合模方程,并用龙格库塔迭代法数值求解耦合模方程.对多种线性啁啾莫尔光纤光栅的光谱特性和时延特性进行了理论模拟.分析结果表明,线性啁啾莫尔光纤光栅的相移特性和切趾特性,使得该类型光栅在波分复用全光网中有着很好的应用前景.     

光纤布喇格光栅的理论分析

本文从耦合模理论出发推导了光纤布喇格光栅的最大反射系数和反射主峰带宽的表达式,以此为基础具体分析了相移光栅,导出了一些有重要意义的结果。     

长周期光纤光栅的理论分析及实验验证

采用简化的三层光纤模型,从模式理论和耦合模理论出发,分析了长周期光纤光栅的耦合特性及功率透射谱,给出了长周期光栅的主要特性参数。利用计算机建模,采用Matlab软件对实用的SMF 28单模光纤加以特定的光栅折射率调制参数进行数值计算,并采用振幅掩模法刻写长周期光纤光栅进行实验验证,计算结果与实验结果相吻合。     

不同包层直径的倾斜光纤光栅折射率传感特性

倾斜光纤光栅的透射谱中有纤芯模和大量的包层模,它们具有与布拉格光栅相同的温度特性.利用HF酸腐蚀的方法得到具有不同包层直径的倾斜光纤光栅,研究了其对外界折射率的传感特性.结果表明,外界环境折射率在1.333～1.4532之间变化时,同一直径倾斜光纤光栅的高阶包层模的敏感性要比低阶包层模强;随着包层直径的减小,包层模的敏感性增强,且在折射率比较高的环境中有更高的敏感性.因此,利用倾斜光纤光栅的温度特性不仅可以解决温度交叉敏感问题,而且通过小同的腐蚀程度能定制所需要的灵敏度,以实现对环境折射率的高灵敏度测量.该办法可应用于对生物和化学等高灵敏度传感领域的各种溶液进行实时监控.     

长周期光纤光栅光谱特性的研究

应用耦合模理论对长周期光纤光栅的光谱特性进行研究,并对长周期光纤光栅结构参量的改变对其光谱特性的影响进行分析与模拟,得到其光谱响应的规律,为建立高灵敏度的光纤光栅传感器提供了结构优化的理论依据。     

光纤光栅的局域耦合模分析

本文运用矢量局域耦合理论分析了平均扰动折射率随Z轴变化的单模光纤光栅的纤芯模场分布、包层模场分布以及耦合系数,得到更为精确的光栅光谱特性.并分别计算了布喇格光栅和长周期光纤光栅在平均扰动折射率在Z轴有扰动时的光谱特性图.从而得出平均折射率随Z轴变化对光谱特性的危害性,并提出了解决方法.     

双重光纤布拉格光栅的耦合理论分析

双重光纤布拉格光栅无论是在通信领域还是在传感领域都有着重要的应用价值。在分析双重光纤光栅折射率扰动特征的基础上,得出了它的耦合方程,并采用数值计算方法,对它的光谱特性及影响光谱特性的因素进行了系统的分析,重点讨论了两个光栅的关联特性,所用的分析方法和得到的结果对双重光纤光栅的制作和应用具有参考价值。     

分析布拉格光栅破坏的两纤芯不同的光纤耦合器

进一步推广了描述纤芯不同光纤耦合器的耦合模理论,用于解释被布拉格光栅破坏的两纤芯不同光纤耦合器的耦合现象,理论分析的结果与已报道的实验结果相符,与单独的布拉格光栅所起的反射作用不同,这里布拉格光栅所起的作用主要是引入了强烈的色散,在光栅的频谱范围内使耦合器不再同步,在被布拉格光栅破坏的光纤耦合器的选择性频谱中,其边缘部分出现非常弱的波动,而在其阻带内出现非常强的凹陷。     

Characteristics of Multiply π Phase shifted Long period Fiber Gratings

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅＬＰＦＧｉｓａｔｙｐｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｇｒａｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｅｇｕｉｄｅｄｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｍｏｄｅｔｏｔｈｅｆｏｒｗａｒｄｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｃｌａｄｄｉｎｇｍｏｄｅｓ.ＵｎｌｉｋｅｔｈｅＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ ,ｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｏｆＬＰＦＧ’ｓｈａｖｅａｍｕｃｈｇｒｅａｔｅｒｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙｔｈａｎｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｌ…     

相位修正的耦合模理论用于计算光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔透射谱

基于光纤Bragg光栅(FBG)反射复振幅相移对FBG法布里-珀罗腔透射谱的影响,分析了传统耦合模理论计算均匀FBG反射复振幅相移产生误差的原因.引入折射率分布初始相位参数描述FBG折射率分布纵向的微小偏移,用真实的反透射系数代替简明形式的反透射系数,对传统耦合模理论进行了修正,增加了与折射率分布初始相位参数有关而与波长无关的相位因子.在此基础上进一步对计算非均匀FBG的传输矩阵法的相位进行了修正.修正后的快速计算结果用于FBG法布里-珀罗腔透射谱的计算,可反映折射率分布初始相位参数对透射峰波长位置的影响,与Rouard 算法及实验值均有较好的一致性.关键词：光纤Bragg 光栅法布里-珀罗腔耦合模理论     

光子晶体光纤长周期光栅的谐振波长特性研究

利用有限差分法和耦合模理论分析了光子晶体光纤结构参数等因素对光栅周期调节长周期光栅谐振波长作用的影响,结果表明:对于同种光纤,可通过增大或减小光栅周期来减小或增大谐振波长;若占空比f增大或减小,可通过减小或增大光栅周期来保持谐振波长不变;若比例系数M增大或减小,可以成正比增大或减小光栅周期来保持谐振波长不变;在只是空气孔层数增加的系列光纤中,在长波处,为取得同一谐振波长,光栅周期需要增大数个m,但在短波处则正好相反;内层气孔对光栅周期调节谐振波长的作用影响较大,而第5层以外各层的影响十分微弱。综合利用这些规律,可以快捷地选择合适的光栅周期,高效率地制备有合适谐振波长的光子晶体光纤长周期光栅。     

用相位掩模法制作光纤光栅的技术

准分子激光照射相位掩模后,在近场形成周期的条纹分布,利用近场光强对光敏光纤进行曝光,可以在纤芯中写人光栅。对光纤光栅折射率分布进行合理假设,运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射率,对其反射率与相关参数的关系进行了讨论,并且分析了用相位掩模技术制造光纤光栅的影响因素,得出要获得窄带宽高反射率光栅需有适当的折射率调制和大的光纤光栅长度的结论。另外还导出了掩模板后表面的近场光强分布和光纤光栅的周期公式。     

用统一耦合模理论分析含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性

利用由麦克斯韦方程组直接导出的统一耦合模理论分析各类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性。与以前发表的分析方法不同,对于含布拉格光栅的耦合区域,统一耦合模型理论同时考虑了布拉格光栅和耦合的耦合作用。模拟结果证明它能精确地模拟和解释各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的有关实验现象。     

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...     

Dynamic analysis and temperature measurements of concrete cantilever beam using fibre Bragg gratings

We analyzed the action of fire, causing degradation in a concrete cantilever beam using dynamic testing. The structure was fitted with two fibre Bragg gratings (FBG) sensors. One of them measured vibration and the other measured the temperature inside of the cantilever beam, while the beam was exposed to fire. A high-temperature probe based on a simple packaging system, which isolates the sensing FBG from any mechanical action, was developed. A low-cost fibre Bragg grating interrogation system, including easy assembly and maintenance, was used for the measurements. The temperature in the cantilever beam increased until 150 °C and a reduction in the strength of concrete was observed through modal analysis. Results reveal a considerable reduction in strength occurs even with exposures to moderate temperatures (less than 90 °C).