基于级联相移线性啁啾光纤光栅的梳状滤波器设计

为了获得反射带宽大、信道间隔均匀的高性能梳状滤波器,提出一种基于级联相移线性啁啾光纤光栅的新型梳状滤波器的结构设计.利用传输矩阵法和法布里-珀罗谐振腔理论,数值分析了该梳状滤波器中啁啾光栅的级联方式、啁啾量、折射率调制量和级联处的相移量对光栅反射谱特性的影响.结果表明:对应不同的级联方式,反射峰存在疏密变化,即两个级联光栅的啁啾量同号时,反射峰分布均匀对称,可设计均匀滤波器;而两个啁啾量异号时,反射峰呈现出疏密渐变的特性,可设计非均匀滤波器.此外,光栅啁啾量增加,反射谱带宽增大,但是反射率降低,而增大折射率调制量,可以提高反射率;级联处的相移量改变时,每个反射峰位置发生移动,从而可以通过改变相移量选择滤波窗口.     

双波长相移光纤光栅的光谱特性及传感应用

建立了双波长相移光纤光栅的理论模型,对双波长相移光纤光栅的透射谱特性进行了数值仿真,结果表明透射波长间隔会分别随相移量、折射率调制深度和光栅长度的变化而有规律地增减.借助光纤布拉格光栅的法布里-珀罗腔谐振相位条件计算了透射峰间隔的表达式,该表达式得到的透射峰间距曲线与数值仿真得到的曲线相符合,验证了数值仿真结果的正确性.最后,在光栅透射谱波长间隔变化规律的基础上提出一种传感方案,并对光栅的温度传感特性进行分析,理论推导得到灵敏度约为60pm/℃.     

啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究

利用啁啾相移光纤光栅狭缝的中心波长对应变点和应变量的波长敏感性,实现应变与应变点精确定位的传感.当啁啾光纤光栅上的某一位置产生微应变时,该应变点会产生相移,其频谱则会出现一个与之对应的狭缝,且狭缝的深度和中心波长与应变的大小和位置相关.当串接不同中心波长的啁啾光纤光栅后,即可实现一定范围内的分布式应变与应变点精确定位检测.本文通过V-I传输矩阵法建立了狭缝深度和中心波长关于应变量和应变位置的理论模型,分析结果表明理论上可以实现微米量级的精确定位.搭建了级联啁啾相移光纤光栅的分布式应变传感装置,实验获得的最大应变灵敏度为0.19 pm/με.该精确定位传感装置在先进制造、精密加工、航空航天、铁路系统等高新技术领域具有重要的应用前景.     

基于啁啾相移光纤光栅的滤波器设计及应用

相移光纤光栅作为透射型带通滤波器件降低了使用成本和插入损耗.在光通信和传感领域有着较高的应用价值.啁啾相移光纤光栅的透射峰波长和数量由相移点的位置和数量来确定,透射峰特性受相移量的影响.采用分段切趾的方法获得满足光通信要求的滤波特性,利用传输矩阵法分析了切趾前后透射峰特性的变化,结果表明:切趾改善了滤波器的幅度和相位响应,依据滤波器的设计要求选取不同的切趾函数以及切趾比例;切趾还大大减弱了透射峰波长和深度对相移量的敏感度,适当切趾后相移量的影响可以忽略.并提出一种应用双通道啁啾相移光纤光栅滤波器产生脉冲毫米波副载波信号的方案.     

光纤光栅传输矩阵研究

利用模耦合理论给出并分析了一般坐标系下相移布喇格光纤光栅中的传输矩阵及其特性,所给出的传输矩阵具有分段不变性,而且不能被分解为一个矩阵和一个相移矩阵的乘积.利用该传输矩阵可以研究均匀、相移、啁啾、超结构等光纤光栅及光栅的级联等.计算了相移光栅的反射谱和相移量的关系,以及两个光栅级联时的反射谱.结果表明,同样相移量时的反射谱和已有文献不同,两个光栅级联时,也不同于已有文献,各自的谐振波长与光栅的级联没有关系.     

可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器

研究了一种基于线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)和热光相移技术的可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器,透射峰数目、带宽、中心波长及波长间隔独立可调。由于热光效应,对LCFBG局部区域进行加热便可在加热处引入相移,使LCFBG透射禁带上产生透射峰。采用可编程的热打印头作为数字化加热单元,精确加热光纤光栅的特定位置,通过控制加热区域的数目和加热区域的间隔来分别确定透射波长的数目和透射波长的间隔;通过改变LCFBG被加热区域的宽度,实现可变带宽滤波。此可编程带宽波长独立可调光纤光栅滤波器的透射峰带宽调谐范围为0.07～1.55nm,透射峰中心波长调谐范围为1547.44～1558.64nm,两透射峰间距最小为0.95nm。     

镀膜长周期光纤光栅的单峰宽带滤波特性

镀膜长周期光纤光栅(LPFG)工作于相位匹配转折点时纤芯模与高次包层模的耦合产生单个宽带损耗峰,其3 dB带宽取决于纤芯模和包层模之间的色散差、光栅长度以及中心波长.研究表明,薄膜折射率和厚度的变化将影响纤芯模与包层模之间的色散差,从而影响损耗峰的3 dB带宽,同时损耗峰中心波长亦随之移动.薄膜折射率为1.57,厚度为350 nm时,损耗峰带宽可达302 nm.减小光栅长度在保证中心波长损耗大于6 dB的前提下可使损耗峰3 dB带宽增大至334 nm.进一步研究表明,在均匀LPFG中偏离光栅中点的适当位置引入单个π相移可以使带宽增大至372 nm以上.     

简支梁调谐啁啾光纤光栅的实验研究

利用有机玻璃块和螺旋测微器组成的简支梁系统调谐线性啁啾光纤光栅,将中心波长为1548.6nm、3dB带宽为0.43nm、长为25mm的均匀Bragg光纤光栅按一定角度牢牢的固定在一块长为90mm,宽为10mm,高为5.2mm的有机玻璃块中,再用螺旋测微仪在有机玻璃的中心位置向下施加压力,使简支梁及其中的光纤光栅变形,成为可调谐的啁啾光纤光栅。实验结果表明啁啾光纤光栅反射谱宽与简支梁弯曲量成线性关系,当简支梁最大弯曲量为1.2mm时光纤光栅反射谱展宽了4.02nm,而反射中心波长基本不变,该实验装置可以用于光控相控阵雷达天线的实时延迟线和光纤色散补偿。     

基于切趾取样光栅单信道直流平衡技术的光栅滤波器

提出了一种利用取样光栅周期的啁啾平衡切趾取样光栅单信道内直流分量的方法,基于该方法的切趾光栅滤波器具有波长设计灵活小受限于模板周期和只需一次曝光过程、亚微米量级制作精度的优点.利用均匀光栅最大反射率测量模型和零点带宽测量模型得到了实验所使用的载氢光纤紫外光致折射率变化量与曝光时间的关系.在此基础上,利用提出的新方法设计并实验制作了中心反射波长为1549.84 nm,3 dB带宽分别为75 pm和55 pm的两根升余弦切趾光栅滤波器,实验制作与理论设计仿真结果非常接近,成功消除了取样光栅-1级子光栅谱短波长方向处的法布里-珀罗共振现象,得到的光栅滤波器反射谱和透射谱具有良好的对称性,反射谱边带抑制度在20 dB以上.     

镀膜相移长周期光纤光栅大间隔双峰滤波特性

研究了镀膜相移长周期光纤光栅(PS-LPFG)工作于相位匹配转折点(PMTP)时的大间隔双峰滤波特性。LPFG工作于PMTP时,纤芯模与高次包层模耦合产生的损耗峰3dB带宽可达288nm以上,在此LPFG中点引入单个π相移时在中心波长两侧出现的两个阻带峰间隔达388nm,远大于低次包层模耦合π相移LPFG的双峰间隔。在LPFG中均匀地引入M(M>1)个π相移时,双峰间隔随M的增大而增大,M为奇数时,中心波长损耗为0;M为偶数时,中心波长损耗随M的增大而减小。薄膜折射率与厚度的增加都将使两个阻带峰向短波长方向移动并增大双峰间隔。光栅长度的增大在改变双峰峰值损耗的同时使双峰间隔逐渐减小。     

线性啁啾光纤Bragg光栅的实验研究

本文给出了142mm长相位掩模板和扩束技术研制的色散补偿线性啁啾Bragg光纤光栅(CFBG)的反射谱特性及传输实验结果,本实验研制的线性啁啾Bragg光纤光栅样品带宽为0.56～0.92mm.可实现对普通光纤色散补偿100km以上,色散代价小于1.5dB.     

A phase-shifted linearly chirped fiber Bragg grating with tunable bandwidth

We demonstrate a new method to broaden and adjust the transmission bandwidth of a phase-shifted linearly chirped fiber Bragg grating (PS-LCFBG) after its fabrication. A movable thermal head is used to heat the PS-LCFBG at a small contact point. The original ultra-narrow transmission bandwidth of the PS-LCFBG can be broadened due to both the presence of the passband peak caused by the thermally-induced temporary phase shift and the passband caused by the thermally-induced local Bragg wavelength shift. The transmission bandwidth of the new passband peak can be adjusted by changing the position of the thermal head. The transmission bandwidth of the PS-LCFBG can be broadened from <10 pm to 0.16 nm, and can be tuned from 0.16 to 1.05 nm.     

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.     

三角形谱啁啾光纤光栅的制备及其在光纤无线单边带调制系统中的应用

本文涉及一种三角形谱啁啾光纤光栅的制备以及其在光纤无线(radio over fiber,RoF)单边带调制系统中的应用.基于相位掩模法和变速度折射率调制,实验制备了底部变化范围1.9 nm、透射深度0—15 dB的三角形谱啁啾光纤Bragg光栅,利用其透射谱具有较大负向斜边,研究了其在RoF系统中的应用.方案仅使用一个三角形谱光纤光栅,实现了以下两种功能: 1)双边带调制信号到单边带调制信号转换; 2)降低信号的载波边带比(carrier-to-sideband ratio,CSR),提高接收灵敏度.并 关键词： 光纤通信 微波光子 光纤布拉格光栅 单边带调制     

Highly efficient tunable fiber Bragg grating filters using multilayer piezoelectric transducers

We realized a wavelength tunable optical filter based on a fiber Bragg grating using multilayer piezoelectric transducers (MLP). The Bragg wavelength of the filter can be easily tuned in proportion to an applied low DC voltage. The tuning range efficiency was as high as 0.2 nm/V. We realized a 10 nm Bragg wavelength shift by applying as low as 50 V to the MLP. The MLP was also used in a higher order dispersion equalizer which consists of a pair of nonlinearly chirped gratings. A zero dispersion wavelength shift of 7 nm was successfully realized for the equalizer.     

Apodised fiber Bragg gratings fabricated with a uniform phase mask using Gaussian beam laser

A new exposure scheme for fabricating apodised fiber Bragg gratings by the use of a uniform phase mask and a Gaussian beam laser is demonstrated. Average refractive index is kept nearly constant along the grating to derive a side lobe suppression of 20 dB in the shorter wavelength. This scheme allows the writing of truly apodized fiber Bragg gratings.     

采用WDM技术的光纤Bragg光栅传感网络

采用绝对测量原理的波长调制技术,光纤Bragg光栅可组成并行、串行和阵列WDM拓扑结构.分析表明,光纤Bragg光栅网络的工作原理类似于一个多宽带平面镜.利用光谱仪可测量上述光纤Bragg光栅网络的反射谱,其中,光源是宽带为～40nm的掺饵光纤放大器.当网络中的光纤Bragg光栅受扰动后,受扰光栅的反射谱发生相应的变化,即Bragg波长发生相应的偏移.结果表明,当事先确定了光纤光栅的波长调制范围,反射的峰值波长能反应光纤光栅传感网络的信息.值得注意的是～3nm的波长调制范围可满足～100℃和～2000με的参量测量.     

Wideband wavelength tunable fiber ring laser with flattened output power spectrum

A wavelength tunable erbium-doped fiber ring laser with flattened output power spectrum over a broadband is proposed and demonstrated. The power flattening is achieved using a high-birefringence fiber loop mirror, in which a number of high-birefringence fiber sections and polarization controllers are used to get a reflection spectrum that can compensate for the output power spectrum. The wavelength tuning is realized by compressing or stretching the FBGs in the laser cavity. A 1×3 switchable fiber Bragg grating array is incorporated into the fiber ring to get a wideband tuning range of 38 nm, from 1527 to 1565 nm. Within this range, the output power uniformity is controlled within ±0.8 dB. The total output power is about 4 dBm, the 3-dB linewidth is 0.01 nm, and the side mode suppression ratio is more than 48 dB.     

High-Accuracy Measurement of the Dispersion of Chirped Fiber Gratings

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓａｒｅｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｓｅｎｓｉｎｇ .Ｔｈｅｙａｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｈａｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｗｏｍａｉｎａｒｅａｓ:ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｎｌｏｎｇ ｈａｕｌｆｉｂｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ[1,2 ]ａｎｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｏｕｔｉｎｇｉｎｗ…