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相似文献
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1.
光纤光栅温度与轴向应变响应机制分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
孔梅  石邦任 《光子学报》2001,30(2):188-191
本文对温度和轴向应变对长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅耦合波长的影响机制作出分析,通过有代表性的举例计算数值给出了各因素对耦合波长的影响,指出轴向应变对耦合波长的影响除了来自光弹性效应带来的光纤折射率的改变外,光纤半径的变化,特别是光栅周期的改变也起重要作用.对比分析找到了长周期光纤光栅与Bragg光纤光栅温度,应变响应系数数量级异同的原因.  相似文献   

2.
光纤Bragg光栅应变测量中啁啾特性的研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
童凯  汪梅婷  李志全 《光子学报》2006,35(6):877-880
用光纤Bragg光栅进行应变(静态、动态)测量时,由于光栅轴向各部分受到的应变不同,因而产生布喇格中心波长漂移量发生变化.实际测量中往往忽略此扰动对光纤光栅反射谱中心波长的影响,则必然带来测量误差.采用耦合模理论,分析并研究了Bragg光栅受轴向线性应变、高次应变和非线性周期应变波等情况下的啁啾特性.根据各自啁啾特性的不同,给出了对光纤光栅反射谱中心的影响,以及测量各种应变时的测量条件和范围.  相似文献   

3.
光纤Bragg光栅压力传感机理研究   总被引:6,自引:1,他引:5       下载免费PDF全文
对光纤Bragg光栅的压力传感机理进行了理论研究。分析了引起光纤光栅中心波长偏移的各种物理效应,并对几种不同形式压力下各种物理效应所引起的灵敏度系数进行了计算。计算结果表明,纵向和横向压力灵敏度系数相反,屏蔽一个方向可获得较大的压力传感灵敏度;波导效应所引起的应变灵敏度系数都比弹光效应小几个数量级,因此可以忽略。并首次提出在不同方向的压力作用下,弹光效应对应变灵敏度具有不同的贡献。  相似文献   

4.
长周期光纤光栅温度稳定性分析及其改善   总被引:5,自引:0,他引:5  
利用模式耦合理论推导出长周期光纤光栅(LPG)温度特性的一般关系式;通过测试周期为400~600μm的长周期光纤光栅的温度特性,确定了芯内导模与被耦合的不同包层模间的热光系数差,并结合长周期光栅温度特性关系式总结出长周期光栅温度灵敏度与光栅周期和耦合包层模阶次的对应关系;在理论与实验的基础上,提出了改善长周期光栅温度稳定性的方法。  相似文献   

5.
吕丁成  张晓萍 《光学学报》2005,25(8):025-1029
提出了以单轴晶体材料为包层,光轴平行于光栅主轴(z轴)的新型啁啾光纤光栅模型,应用耦合模理论和传输矩阵方法在理论上分析了该类光纤光栅中的电光效应和弹光效应,理论研究发现在包层施加沿光栅轴向的电场和应变场可以改变布拉格波长和反射谱。得到了3种不同单轴晶体为包层时布拉格波长λB和反射光谱随外加电场和应变场变化的曲线。研究结果表明当轴向外加电场从1×107V/m变化到8×107V/m时λB减小0.12nm,当外加应变场从0变化到0.04时,λB减小0.45nm。  相似文献   

6.
设计了一种基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO_3的电光效应,波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化,从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响,以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短,耦合器长度越长,则耦合器的带宽越窄,耦合效率调谐范围也越大.此外,谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小,而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94μm、长度为3.52cm的耦合器进行仿真,结果表明,谐振波长灵敏度为26.2pm/V,3dB带宽可达4.5nm,当外加电压从0变化到200V时,谐振波长变化5.24nm,耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.  相似文献   

7.
为探究Bragg光栅结构对TM模反馈特性的影响,利用有限时域差分法对具有TM模的分布反馈(DFB)量子级联激光器Bragg光栅结构进行仿真研究。重点分析了侧向耦合光栅的光学特性以及光栅侧壁倾角对光栅反射谱、损耗的影响及原因,并探究了光栅刻蚀深度及占空比与TM模的耦合系数、损耗的关系。结果表明有效折射率是影响Bragg波长的主要因素,而光限制因子是不同周期的侧向耦合光栅结构耦合系数产生巨大差别的原因,当光栅侧壁倾角90°时镜面损耗最小。光栅周期、占空比、刻蚀深度与耦合系数的关系表明:这些参数不仅影响光栅的相对介电常数,也会对光限制因子产生作用,从而影响耦合系数的大小;耦合系数与刻蚀深度具有正比关系,大周期光栅耦合系数随占空比的变化率较小。对光栅光反馈特性的理论研究有利于提升对DFB量子级联激光器的认识,促进激光器性能的提升和发展。  相似文献   

8.
TN252006054333光纤Bragg光栅应变测量中啁啾特性的研究=Study onchirp characteristic in strain measurement by fiber Bragggrating[刊,中]/童凯(燕山大学电气工程学院.河北,秦皇岛(066004)),李志全…//光子学报.—2006,35(6).—877-880用光纤Bragg光栅进行应变(静态、动态)测量时,由于光栅轴向各部分受到的应变不同,因而产生布喇格中心波长漂移量发生变化。实际测量中往往忽略此扰动对光纤光栅反射谱中心波长的影响,因此必然带来测量误差。采用耦合模理论,分析并研究了Bragg光栅受轴向线性应变、高次应变和非线性周期应变波等情况下…  相似文献   

9.
长周期光纤光栅传感器温度和应变灵敏度分析   总被引:14,自引:3,他引:11  
从耦合模理论出发,分析了长周期光纤光栅的温度和应变灵敏度.结果表明,长周期光纤光栅的温度和应变灵敏度不仅与光栅周期和纤芯参数有关,还强烈依赖于包层参数.通过选择适当的参数,可以制成对温度(或应变)不敏感的应变(或温度)长周期光纤光栅传感器,从而可以解决光纤光栅传感器的温度和应变交叉敏感问题.同时,利用基模与不同包层模耦合时温度和应变灵敏度的不同,可以用一根长周期光纤光栅传感器同时测量温度和应变.  相似文献   

10.
用双周期光纤光栅实现温度和应变的同时测量   总被引:1,自引:0,他引:1  
介绍了光纤光栅传感器的一般原理,分析了长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的应变和温度响应机理。结果表明,长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的温度和应变灵敏度不仅与纤芯参数和光栅周期有关,还依赖于包层参数。在同一根光纤上先后写入长周期光纤光栅、Bragg光纤光栅,利用长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅基模与包层模耦合时温度和应变灵敏度的不同,实现应变和温度的同时测量。  相似文献   

11.
Based on coupled-mode theory of long-period fiber grating (LPFG), a theoretical analysis and simulations for the optimal design of a temperature-insensitive LPFG is presented in order to achieve an athermal condition for sensing the refractive index of the external medium. Effects of the variation of the cladding radius and grating period on the temperature sensitivity of the LPFG are discussed. Both of these parameters are found to be important to control the temperature sensitivity when the thermo-optic coefficients of core and cladding materials are of the same order. Other grating parameters are also optimized in order to achieve a good contrast of the grating period with resonance wavelength in the 1.5 μm region and to sense the external medium refractive index over a wide range. Variation of external medium refractive index from 1.0 to 1.45 results a red-shift in the LPFG resonance wavelength by 86 nm with its temperature sensitivity as low as 0.008 nm/°C over a temperature range of 0–80 °C for this optimally designed LPFG.  相似文献   

12.
In a long period fiber grating(LPFG), the forward-propagating guided mode in the core is coupled to a number of co-propagating lossy cladding modes at resonance wavelengths. Sensitivity of resonance wavelength against temperature, axial strain, and external refractive index is modeled in this paper. Schemes for temperature compensation and enhanced wavelength tuning of LPFG are proposed and analyzed. Experiments show accordant results with simulations. Temperature coefficient of the LPFG compensated by means of axial strain is below 1.8 nm/100℃. For the LPFG with polymer recoating layer, the enhanced tuning range is more than 70 nm.  相似文献   

13.
1 Introduction  Alongperiodfibergrating (LPFG)isanovelpassivefiberelementarisinginrecentyears[1] .SeveralapplicationsofLPFGhavebeenfound ,suchas gain profileflattenedfilter,band rejectionfilter,andtemperature ,strainornewchemicalsensors[2 ,3] .ItcanbeUV writtenor…  相似文献   

14.
A novel long period fiber grating (LPFG) sensor structure is proposed in this paper. It is constituted by coating an over-layer partially on the fiber grating. Then the LPFG has a two-section multilayer transversely distributed refractive index structure. Using coupling mode theory and transfer matrix method, the influences of refractive index, thickness and length of the coating layer on the spectral characteristics of the new type LPFG were analyzed. The simulation results show that the resonant band is split due to the particularity of the LPFG structure, and the wavelength splitting is strongly dependent on the parameters of the coating layer. This LPFG designing may solve the cross sensitive problem and then realize synchronous measurement of temperature, strain and other physical quantities.  相似文献   

15.
热光系数与长周期光纤光栅的温度灵敏度研究   总被引:10,自引:0,他引:10  
利用受温度影响的光纤的本征方程和相位匹配条件,从理论上研究了长周期光纤光栅(LPFGs)的温度响应特性,给出了LPFGs的温度灵敏度的解析表达式。对利用低模序包层模的LPFG进行了实验研究。结果表明,利用不同包层模的LPFGs具有不同的温度灵敏度。分析了光纤的材料热光系数和模的热光系数的差别。单模光纤导模的热光系数接近纤芯的材料热光系数,而包层模的热光系数比包层的材料热光系数大,模序越大,其值越大。适当调整纤芯和包层的热光系数,并选用不同的包层模,可以得到对温度灵敏或不灵敏的LPFGs。  相似文献   

16.
长周期光纤光栅:原理、制备与应用   总被引:14,自引:3,他引:11  
较全面介绍了长周期光纤光栅。对比Bragg光纤光栅说明了长周期光纤光栅的特点。对其耦合机理进行了分析 ,阐明了波长选择损耗特性。介绍了长周期光纤光栅的制备方法 ,大致分之为基于非形变的制备方法和基于形变的制备方法。详细阐述其在通信、传感领域的应用 ,尤其是新型应用 :带通滤波、光上下路复用、光纤光源、偏振器件、新型传感等。并针对长周期光纤光栅对温度、应力、外部折射率敏感的特性 ,探讨了调谐性以及温度稳定性的方案  相似文献   

17.
长周期光纤光栅模式与耦合的研究   总被引:12,自引:2,他引:10  
长周期光纤光栅是在光纤纤芯中沿轴向形成折射率周期性调制的带阻型光纤器件。与光纤布拉格光栅不同,它表现为前向传播的纤芯基模与同向传播的各阶次包层模式在特定波长的耦合。研究了纤芯基模、包层模式(HE1t/EH1t)及其有效折射率随波长的变化,研究了纤芯基模与包层模式(HE1t/EH1t)的耦合系数。研究表明,纤芯基模与一阶低次包层模式的有效折射率随波长增大而减小,纤芯基模与HE1t产生的耦合系数远大于与EH1t的耦合系数,并且包层模式次数较低时,耦合系数随次数的升高而增加。这与以前的研究结果有所不同。  相似文献   

18.
长周期光纤光栅弯曲特性的模式耦合理论分析   总被引:11,自引:5,他引:6  
王义平  饶云江  曾祥楷 《光子学报》2002,31(10):1205-1208
运用模式耦合理论分析了长周期光纤光栅的弯曲特性,得出了该特性与光纤归一化频率V和模式的阶数m有关的结论,即随着弯曲曲率的增大,其谐振波长可能向长波方向漂移也可能向短波方向漂移,光纤的归一化频率和所考察模式的阶数是其决定因素.并运用等效倾斜光栅理论合理解释了弯曲长周期光纤光栅耦合峰幅值的变化特性.  相似文献   

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