窄带光纤光栅的写入

改进相位掩模法写入光栅的装置，提高其机械稳定性和温度稳定性，不仅提高了光纤光栅的反射率，而且降低了带宽，特别是能在国产的光敏光纤上写出了大于９９％反射率和小于０２ｎｍ带宽的高质量的光纤光栅这种光栅特别适用于光纤光栅传感方面的应用     

极窄带宽的布拉格光纤光栅光谱特性研究

根据理想模展开下的耦合模方程，对光纤布拉格光栅的峰值反射率公式进行了数学推导，得到了布拉格光纤光栅的光谱反射率表达式。全面讨论了光栅周期、光纤栅长、光致折射率微扰最大值等参数与光纤光栅反射光谱的关系。仿真结果显示了固定参数下布拉格光栅的极限窄带宽，得到的反射率为1、带宽为0.02nm的窄带宽布拉格光栅，比现今分布式传感系统中使用的布拉格光栅的带宽窄1个数量级。这种布拉格光纤光栅用于分布式传感系统，可大大提高分布式传感系统中光源的带宽利用率，消除各信号间的相互串扰，提高传感光栅复用数目，降低解调系统成本。     

带有对称啁啾光纤光栅的Sagnac环滤波器

通过在光纤Sagnac环中引入对称啁啾光纤光栅,对带有光纤光栅的Sagnac环梳状滤波器进行了改进,克服了原有滤波器工作带宽小、通带间隔不等的缺点.通过对光栅参量进行适当设计,在中等折射率调制度下,可使光栅同时具有高反射率和大反射带宽,结合Sagnac环可得到大带宽、等间隔梳状滤波器.     

线性啁啾光纤光栅的耦合模理论分析

利用耦合模理论对线性啁啾光纤光栅的反射谱进行了分析,并详细讨论了耦合系数、啁啾系数、高斯分布参量、光栅长度对线性啁啾光纤光栅的反射带宽和最大反射率的影响.     

光频率调制法测量动态光栅瞬态反射谱特性

动态光栅的瞬态特性影响了单纵模掺铒光纤激光器的稳定性. 提出一种利用铒离子瞬态效应,通过对写入光施加快速频率调制测量动态光栅瞬态反射谱的新方法. 测量了线性结构动态光栅的瞬态反射谱,研究了注入光功率与端面反射率 对动态光栅响应特性的影响.结果表明, 3 m长的掺铒光纤形成的动态光栅半带宽为30 MHz, 与稳态理论值符合较好.光栅瞬态反射率相对变化随注入光功率增加和端面反射率增加而减小, 在小注入功率或低端面反射率时,最大的反射率相对变化值约为4%. 光栅建立时间随注入光功率增加而减小,当注入光功率大于4倍饱和功率时,建立时间小于1 ms. 使用双波混频过程可解释这一实验规律.     

光纤光栅对FBG-ECL静态特性的影响

光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)在未来光通信系统占有着越来越重要的地位。根据FBG-ECL的等效腔模型,讨论了光纤光栅反射率、带宽对FBG-ECL的输出功率,阈值特性、边模抑制比等静态特性的影响。指出了存在最佳光纤光栅峰值反射率,不仅使得FBG-ECL具有更高的输出功率,而且可以获得极好的边模抑制比。最后根据实测在不同反射率下外腔激光器的激射光谱,发现理论分析结果和实验数据是吻合的。     

强度调制的啁啾光纤光栅加速度传感器

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成。导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小。实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系。由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6nm·m-1·s-2和0.785 6m V·m-1·s-2。     

聚合物太赫兹光纤布喇格光栅

研究了一种基于聚合物太赫兹光纤的太赫兹光纤布喇格光栅.通过二氧化碳激光器或紫外激光器点对点加工聚合物太赫兹光纤,实现聚合物太赫兹光纤直径的周期性调制,从而实现太赫兹光纤布喇格光栅的周期性折射率调制.基于有限元方法和光纤布喇格光栅相关理论,考虑反射峰波长、反射率、带宽、光纤长度、光纤直径和光纤直径形状变化程度等因素,研究了太赫兹光纤布喇格光栅的特性.理论模拟表明,反射峰波长和光栅周期存在与传统光学波段光纤布喇格光栅不同的非线性关系.     

不同折射率调制的光纤光栅的特性及其应用

介绍了九种不同折射率调制的光纤光栅的折射率分布及其光谱特性,建立了各种光纤光栅的数学模型,并分析了它们的优缺点及其应用特点。给出了各种光纤光栅之间的联系,并指出两种或多种单一折射率分布的光纤光栅的组合形式将是以后的发展趋势。以折射率分布为出发点,深入地讨论了各种光纤光栅的周期、折射率调制深度、中心反射光波长或透射光波长、带宽、反射率等参数与其功能的关系,为实际系统的设计提供了参考。     

变迹啁啾Bragg光纤光栅的矩阵分析

本文用传输矩阵法分析了各种变迹与线性啁啾Bragg光纤光栅的响应特性,构造了各种变迹函数,进行了比较.分析了变迹函数、啁啾系数、折射率变化量以及光栅长度对反射带宽、最大反射率的影响.找到了最佳变迹函数和量佳啁啾系数.特例中的数值分析表明,补偿100km光纤色散带宽为1nm的最佳光栅长度是140mm,最佳啁啾系数为0.048nm/cm.     

光纤Bragg光栅水听器探头的特性及实验研究

论述了FBG水听器探头基元——光纤Bragg光栅(FBG)的传感特性,分析了FBG的耦合系数、反射率、反射带宽和栅长对FBG水听器传感特性的影响。通过改进FBG水听器探头封装结构,增加了其压力敏感系数。并将实验结果与标准水听器(压电型)比较,标定出FBG的声压灵敏度,在1～25KHz的声波检测范围,其响应平坦度好、信号输出稳定,改进措施是有效的。     

用紫外光直接在光纤内写入布拉格反射光栅的实验研究

用紫外光直接在光纤内写入布拉格反射光栅的实验研究杜卫冲谭华耀＊刘颂豪华南师范大学，激光生命科学研究所，广州５１０６３１＊香港理工大学，电机系自１９８９年Ｍｅｌｔａｚ［１］首次提出采用两束波长位于掺Ｇｅ－石英光纤吸收带内的相干紫外激光相干涉，从侧面照射...     

Fabrication of a tilted fiber Bragg grating with a designed reflection spectrum profile

A method of fabricating a tilted fiber Bragg grating (TFBG) with a designed reflection spectrum profile is proposed and demonstrated experimentally. In a reflective TFBG the central wavelength and the reflectivity are dependent on the tilt angles. Controlling the rate at which the tilt angle is continuously varied and the exposure dose in the UV-light writing process permits accurate control of the bandwidth and reflectivity of the grating. The experimental result agrees well with TFBG theory and calculation.     

Novel spectrum properties of the periodic π-phase-shifted fiber Bragg grating

A special periodic π-phase-shifted (π-PS) fiber Bragg grating (FBG) is proposed to achieve multichannel reflections. The Fourier analysis and the simulations based on the transfer matrix method show that this simple structure can generate multichannel response with high reflectivity. The reflectivity is much greater than that of the traditional sampled FBG for the same value of κL. Therefore the length of the fiber or the amplitude of refractive index modulation can be greatly reduced if such a periodic π-PS FBG is used instead of the traditional sampled FBG in the applications of comb filtering and optical wavelength division multiplexing. Besides, when the duty cycle is 0.5, this periodic π-PS FBG can create dual wavelength spectrum with high reflectivity.     

A novel time-division multiplexing fiber Bragg grating sensor interrogator for structural health monitoring

A novel fiber Bragg grating (FBG) sensor system for measurement of strain and temperature is proposed in this paper. The proposed sensor technique is based on time-division multiplexing (TDM). A semiconductor optical amplifier (SOA), connected in a ring cavity, is used to serve as a gain medium and switch. The SOA is driven by a pulse generator, which operates the SOA at different periods of time to select reflected pulses from a particular sensor. The FBG sensors have identical center wavelengths and can be deployed along the same fiber. This technique relieves the spectral bandwidth issue and permits the interrogation of up to 100 FBGs along a fiber, if the reflectivity of the individual sensors is sufficiently low to avoid shadowing effects. This system is particularly suitable for the application in structural health monitoring (SHM) where large numbers of sensors are required in wide measurement ranges.     

高温退火程式对光纤布拉格光栅热重生性能影响研究

光纤布拉格光栅（FBG）是一种广泛应用于光纤通信和传感领域的关键器件，具有灵敏度高、体积小及抗电磁干扰等诸多优点，但长时间工作在高温环境下其光栅特性会逐渐衰退甚至完全擦除，极大地限制了FBG在工业生产、石油电力、航空航天等一些特殊领域的应用。通过高温退火处理有望使FBG在高温擦除后重新生长出能在高温环境下稳定工作的热重生FBG（RFBG）。因此，研究高温退火程式对RFBG性能的影响具有重要意义。基于248 nm准分子激光器，以相位掩模法制作得到反射光谱中心波长为1 548.5 nm、反射率为97.8%、3 dB带宽为0.36 nm的初始FBG，再利用高温管式炉对初始FBG进行高温退火处理，发现FBG在950 ℃时实现热重生，得到反射光谱中心波长为1 546.7 nm、反射率为50.6%、3 dB带宽为0.19 nm的RFBG；进一步研究发现，在950 ℃实现高温热重生后退火程式对RFBG性能有很大影响，对RFBG采用急速冷却、缓慢冷却和自然冷却以及氩气气氛下自然冷却4种方式进行退火处理并与初始光栅进行对比，结果发现采用急速冷却方式处理的RFBG机械性能最佳，其保留了初始光栅约 50%的机械强度，优于缓慢冷却、自然冷却处理仅分别保留初始光栅22.2%和29.9%机械强度的RFBG，并发现在氩气中进行退火处理有利于RFBG机械强度的提升，同样是自然冷却，在氩气气氛中退火得到的RFBG保留了初始光栅43%的机械强度。进一步对采用急速冷却方式处理的RFBG进行热循环、热稳定性等测试。结果表明，RFBG在150~1 050 ℃内三次加热循环结果完全重叠，温度灵敏度为16.30 pm·℃-1，温度灵敏度相关系数R2为0.995 38，且在800 ℃温度下进行热稳定性测试7 h，波长总漂移量仅为0.08 nm，表明所制备的RFBG具备良好的测温性能和稳定性。该研究工作为RFBG高温传感器的实用化和工程化应用提供了一定的理论与实验依据。     

光纤光栅与受激布里渊信号的耦合特性

近年来,光纤布拉格光栅传感器与全分布式光纤传感器的融合技术受到了广泛关注,然而光纤布拉格光栅与布里渊信号之间的耦合特性鲜有报道。本文研究了光栅类型、波长、反射率及光纤的光致折射率对受激布里渊信号的影响规律,并探讨了空间分辨率对光纤布拉格光栅定位功能的影响。实验结果表明,在布里渊光时域分析系统中,光纤布拉格光栅处有尖锐的反射峰,而啁啾光栅、长周期光栅及光致折射率变化的光纤处均未出现尖锐的反射峰;光纤布拉格光栅反射率与受激布里渊散射功率谱无关;当光纤布拉格光栅的波长接近1 550 nm时,对受激布里渊频移测量的影响最大;在8 m的长度范围内,光纤布拉格光栅的定位误差约为4 cm,并且与空间分辨率无关。     

Bandwidth controllable transmission filter based on Moiré fiber Bragg grating

A new and efficient technique for fabrication of bandwidth controllable π–phase-shifted fiber Bragg grating (FBG) based on moiré grating using a uniform phase mask is demonstrated. The feasibility of writing a moiré grating into an ordinary SMF-28 fiber using stretching and double exposure by ultraviolet fringe is reported. We analyzed the relation between the initial differentia of phase of two exposures and the transmission spectrum of phase-shifted FBG. Moreover, we present a novel method to control the initial differentia of phase of two exposures. Using this technique, two kinds of resonant filters with a 3-dB line-width of 0.01 nm centered at 1553.79 nm and of 0.5 nm centered at 1554.57 nm respectively were fabricated with same uniform phase mask.     

平面圆形膜片式光纤布拉格光栅温度补偿压强传感

报道了利用光纤布拉格光栅反射波谱带宽展宽技术实现温度补偿的压强传感新方案。结合平面圆形膜片应变调谐的特点,采用膜盒式结构,将光纤光栅中心对准平面圆形膜片零应变半径并沿径向粘贴,利用反射波谱带宽对应变敏感而对温度不敏感的特性解调压强,成功地实现了温度补偿的压强传感测量。基于光谱分析仪0.05nm的光谱分辨力,实验测得带宽随压强响应灵敏度为0.34nm/MPa,压强精度为±0.15MPa,压强测量范围为0~7.5MPa。实验结果与理论分析基本一致。