用于单频光纤激光器的光纤光栅双腔Fabry-Perot结构传输谱特性理论研究

分析了基于光纤光栅的全光纤型双腔Fabry-Perot(F-P)结构传输谱特性. 理论推出了两腔F-P结构传输率具体计算公式,给出在光栅中心波长处产生单谐振传输峰时,腔长与组成光栅反射率各需满足的条件. 基于理论分析结果,分两部分数值模拟了对称及非对称两腔F-P结构传输谱,讨论了计算结果并给出定性的解释,总结了腔长及光栅长度、折射率调制深度的设计原则. 结论表明,当单腔F-P结构腔长增大到阻带内出现多个谐振峰时,通过合理选取两腔结构的腔长及光栅参数,双腔F-P结构能够在整体长度不变条件下,抑制中心波长两侧的次谐振峰,而中心波长处的主谐振峰不受影响. 关键词： 光纤光栅 Fabry-Perot结构 光纤激光器     

对光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模间隔问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔的透射特性进行了深入分析,指出了FBG F-P腔透射谱中纵模位置的影响因素,讨论了与普通F-P腔的联系和区别.应用光栅的有效镜面模型对FBG反射主瓣内反射系数的相位因子进行线性模拟,定义了FBG有效长度的概念并得出其表达式.提出将FBG的有效长度纳入到FBG F-P腔的等效腔长中,用等效腔长来计算FBG F-P腔中的纵模间隔.数值仿真和实验结果都表明,用等效腔长计算所得的纵模间隔与实际的FBG F-P腔中的纵模间隔符合很好,误差极小. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗腔 纵模间隔 有效镜面模型     

光纤布拉格光栅及其构成的法布里-珀罗腔的相位谱特性研究

光纤光栅的相位谱对光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的光谱特性有重要影响.对光纤布拉格光栅(FBG)光谱,特别是FBG相位谱进行了深人分析,推导了低反射率FBG的线性相位谱的一般表达式,提出了高反射率FBG的三段线性相位近似方法,得到了简洁直观的相位谱数学表达式.然后采用和普通F-P腔对比的方式,以等效腔长的概念分析了F...     

基于自准直效应的Fabry-Perot干涉仪的设计

报道了基于圆柱型光子晶体自准直效应的低功耗Fabry-Perot干涉仪。该干涉仪是在二维光子晶体中引入两排线缺陷构成的。引入的线缺陷具有高反射率和低透射率。在自准直频率范围0.187c/a~0.201c/a,线缺陷的透射率介于20.77%~40.65%。利用时域有限差分方法对FPI的透射谱进行研究,结果表明对两排缺陷的间距d即使进行微小的扩大也会引起透射峰向低频移动,透射谱的自由光谱范围和透射峰的频率随着d的增大而变小,透射谱的半高宽会随着线缺陷的反射率的提高而逐渐变小。     

全介质镜微腔的结构设计与发光特性的模拟

设计了4种不同介质镜结构的全介质镜λ微腔,并模拟研究了腔内有机发光层的发光特性。结果表明,DBR结构的不同会导致腔镜反射相移的变化,从而最终改变了器件的透射光谱、腔内驻波电场分布、PL光谱峰值位置和强度等参数。只有合理的器件结构设计才能使腔内的发光得到有效的增强。对称偶数层DBR构成的λ腔可以使谐振峰位置的PL光谱峰值强度增加59倍。     

非共振耗散腔耦合系统的发射光谱

研究了非共振耗散二能级双原子与双单模腔耦合系统发射光谱的性质。探讨了原子和腔场之间的失谐、腔场衰减率及原子失相对该系统发射光谱的影响。结果表明,体系的腔场谱呈现出三重峰结构,原子发射谱呈现出二重峰结构。非共振情况时,腔场谱和原子发射谱的图像皆为非对称图像。在原子与腔场失谐时,与共振情况相比,峰位发生了明显的漂移,且中峰明显增大。增大腔场与原子的失谐,会引起边峰向低频段漂移,并改变其光谱强度;增大原子与腔场的失谐,可以使光谱整体向低频段漂移,并改变其所有峰的光谱强度。随着腔场衰减率的增大,共振情况下,会导致边峰的强度减小;失谐情况下,会导致所有峰的强度均减小。随着原子失相的增大,共振或失谐情况下,会使光谱所有峰的强度均减小。     

微腔有机电致发光器件的谐振腔反射镜性能

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较,可观察到:随金属反射镜的反射率增大,微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化;峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520nm处;峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明:金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9,EL的峰值均为520nm,半峰全宽逐渐窄化,积分强度逐渐减弱;峰值强度由弱增强再减弱,4个周期时峰值强度最大,所以设计微腔器件时,DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光,太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。     

光纤光栅法布里-珀罗腔透射特性的理论研究

推导了光纤光栅法布里－珀罗腔强度透射率的解析表达式,理论上研究了这种腔的透射特性,并同普通法布里－珀罗腔做了比较;讨论了光纤光栅法布里 罗腔单模输出阈值腔长与光纤光栅长度和反射率之间的关系。     

F-P腔不同扫频段透射谱锁频精度实验

针对窄线宽激光器输出谱线窄,难以被锁定的情况,利用F-P腔特有极窄线宽、高精细度特性对激光器谱线线宽实施压窄及频率锁定。通过设计实验方案并搭建锁频测试平台,利用F-P腔外部光反馈将窄线宽半导体激光器线宽压窄来提高锁频精度。通过监测正弦波调制下F-P腔对于4种不同直流电压下激光PZT扫频段的透射谱线,并对其分别进行解调和锁频精度测试,得到直流高压放大器电压为73 V时对窄线宽激光器进行扫频,激光器反馈锁频精度最高可达1.5 MHz。     

Fabry-Perot可调谐滤波器多级透射峰的抑制方法

为满足高光谱遥感应用对分光元件宽工作光谱范围的要求,根据Fabry-Perot(F-P)可调谐滤波器出现透射率极大值的相位条件,通过划分滤波器的工作光谱范围,选定干涉级数,确定F-P腔的腔长变化区间,来抑制F-P可调谐滤波器的多级透射峰。该方法可以有效拓展F-P可调谐滤波器的自由光谱范围,使其光谱扫描特性满足高光谱遥感应用要求。     

Theoretical and experimental investigation of the mode-spacing of fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity

The mode-spacing of the fiber Bragg grating Fabry-Perot （FBG F-P） cavity is calculated by using the effective cavity length which contains the effective length of the FBG. The expression of the effective length, defined by using the phase-time delay, is obtained and simplified as a function of the peak reflectivity at the Bragg wavelength, the band edges, and the first zero-reflectivity wavelength. The effective length is discussed from the energy penetration depth point of view. Three FBG F-P cavities are fabricated in order to validate the effective length approach. The experimental data fits well with the theoretical predictions. The limitation of this method is also pointed out and the improved approach is proposed.     

Generation of millimeter-wave sub-carrier optical pulse by using a Fabry-Perot interferometer

A novel scheme is proposed to transform a Gaussian optical pulse to a millimeter-wave (mm-wave) frequency modulation pulse by using a Fabry-Perot interferometer (FPI) for radio-over-fiber (ROF) system.It is shown that modulation frequency of mm-wave is determined by the optical path of the Fabry-Perot (F-P) cavity, and amplitude decay time and energy transfer efficiency are related to the reflectivity of the F-P cavity mirror. The effect of pulse train extension on inter-symbol interference is also discussed.     

光纤光栅法布里-珀罗腔的V-I传输矩阵法研究

快速有效地获得多级联光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的光谱特性,是优化设计基于上述结构建立的级联多波长激光器、放大器等各种光器件以及复杂分布式传感网络的重要基础和保障.将V-I传输矩阵法用于光纤光栅F-P腔反射光谱特性的分析,并建立了V-I传输矩阵模型.采用该模型对三种不同结构的光纤光栅F-P腔在不同参数下的光谱特性进行分析,并与传统多层膜法的分析结果相比较,表明V-I传输矩阵法能够在保证分析精度的前提下大大节省运算时间.实验结果表明,V-I传输矩阵法对光纤光栅F-P腔谱特性的分析结果比耦合模法更准确.     

柔性铰链微位移机构在可调谐F-P滤波器中的应用研究

分析了由于反射镜倾斜导致的可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器失谐。设计了一种柔性铰链式微位移机构,由压电陶瓷驱动,采用平行四连杆机构进行传动导向。采用该机构驱动F-P腔镜扫描克服了直接使用压电陶瓷带来的腔镜倾斜问题。该机构已应用于可调谐F-P滤波器中,输出信号多周期峰值幅度均匀,重复性好。     

平顶响应薄膜滤波器透射特性的分析研究

对垂直多腔F-P规整膜系进行了结构上的划分,以反射膜系、腔层、耦合层为单位将膜系划分为若干个结构单元,利用史密斯方法将结构分为A、B两个系统。改变内膜系单元参数,得到了两腔F-P结构A、B系统反射率变化规律;改变A、B反射率的曲线交点和相位正弦值零点的位置,分析了透射曲线平顶响应的形成原因,得到了影响平顶响应薄膜滤波器性能参数的因素。得出透射性能良好的三半波膜系结构。其0．5dB带宽为0．52nm,3dB带宽为0．67nm,25dB带宽为1．59nm,矩形度为2．37（小于3）。     

光纤法布里-珀罗传感器光纤端面反射率优化

讨论了反射光纤端面反射率对（F-P）传感器输出信号质量的影响,指出反射光纤端面反射率的提高可以克服光在F-P腔内损耗的影响,且对应传感器腔长有和其匹配的最优反射率.为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的信号质量,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率.仿真证明了采用最优反射率时的信号质量优于采用非最优反射率时的信号质量.     

顶部反射镜对GaN基共振腔发光二极管性能的影响研究

本文在Ga N基共振腔发光二极管(RCLED)顶部设计制备了高反膜结构分布式布拉格反射镜(DBR)和滤波器结构DBR,对比分析了两种反射镜的反射率曲线特征以及对应的RCLED器件的光输出纵模模式、光谱线宽和输出光强等性能差异,详细研究了顶部反射镜的光反射特性对RCLED器件输出光谱性能的影响机理.研究结果表明,顶部反射镜是RCLED的重要组成部分,其反射率曲线特征决定器件的光输出性能.常规高反膜结构DBR顶部反射镜的反射率曲线具有较宽的高反射带,将其作为顶部反射镜可有效压窄RCLED发光纵模线宽,但是发光光谱仍呈现多纵模光输出特征.滤波器结构DBR顶部反射镜的反射率曲线在中心波长处具有较窄的透光凹带,利用透光凹带对输出光的调制作用,器件可实现单纵模光输出,在光通信、光纤传感等领域展示了广阔的应用前景.通过进一步设计RCLED顶部反射镜结构,可以改变其反射率曲线特性,进而优化RCLED器件的输出光谱特性,以满足器件在多个领域的应用需求.