含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20℃～300℃的温度传感实验,结果表明:在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度(0.060 5 nm/℃)和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光...     

甲基红染料掺杂的聚乙烯醇薄膜光存储特性的实验研究

用2倍频小型YAG激光(532nm)作为写入光和擦除光,用He-Ne激光器623.8nm线作为读出光,用CCD作为探测器,研究了不同写入光功率下,甲基红/聚乙烯醇(MR/PVA)薄膜光栅生长的动力学过程和不同擦除光功率下,光栅擦除的动力学过程.结合光栅生长曲线的波动现象,对光存储机制进行了新的探讨.实验发现,两写入光和读出光的功率配比为1:1:1时,可获得最大衍射效率,提出读出光对写入过程具有双重作用的物理模型,对此实验结果给出了合理的解释.     

含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20 ℃~300 ℃的温度传感实验,结果表明：在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度（0.060 5 nm/℃）和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光纤耐高温涂覆在高温下不会出现碳化现象,光栅传感性能良好.实验证明该方法制作的光栅适合于长期在高温环境下使用,应用价值巨大.     

SA/PMMA的可擦除光存储特性研究

用在聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）中掺杂邻羟基亚甲基苯胺（SA）样品，实现了可见光区域的可擦除光存储。以Ar^ 激光488.0nm线为写入光，He-Ne激光632.8nm线为读出光，研究了光栅生长的动力学过程。在写入和擦除过程中，均观察到了衍射信号随时间先增强后减弱的趋势。探讨了写入光和擦除光功率对衍射信号的影响，依据相干光调制形成相位光栅和光异构产生压力梯度引起分子扩散的光物理过程对光存储机制进行了探讨。     

基于宽光谱应用的波长解复用多重体光栅的光写入特性

针对光通信中波长覆盖范围日益增宽的特点，从理论上研究了用于宽光谱范围波长解复用器件的多重体光栅的布喇格匹配和各波长对应光栅衍射效率的均匀性.计算及实验结果均表明，由于记录介质的色散效应将导致多重体全息光栅读出过程中明显的布喇格失配，并且在写入过程中获得的均匀折射率调制度的多重体光栅，在读出过程中各通信波长对应光栅的衍射效率将不均匀为此，提出了改进多重体光栅的光写入方法，给出了利用角度复用法写入透射型多重体光栅时解复用波长与写入角度的关系，以及写入体光栅过程中记录介质的折射率调制度修正公式.     

短脉冲光在光伏光折变晶体中写入和擦除光折变光栅理论研究

利用GC Valley的准连续光(Quasi-cw)近似模型,研究了短脉冲激光(纳秒ns量级)在光伏光折变材料LiNbO3晶体中写入和擦除光折变光栅的过程,给出了空间电荷场随时间变化的表达式.理论研究表明,空间电荷场的形成和擦除与两个时间参量有关,在考虑或者不考虑光生伏打效应两种情况下,这两个参量随擦除光强的变化有基本相同的变化规律,光栅的写入和擦除有相同的结果.同样,擦除一个光栅所需的光能量在两种情况下也有相同的结果.因此,在短脉冲光入射光折变晶体材料情况下,考虑光生伏打效应与不考虑光伏效应,对短脉冲光在光折变LiNbO3晶体中写入和擦除光栅基本没有影响.     

高频CO_2激光脉冲写入光子晶体光纤长周期光栅的高温退火特性研究

报道了高频CO2激光脉冲在无限截止单模光子晶体光纤上写入的长周期光纤光栅的高温快速退火特性。实验发现以大约600℃为转折点,在退火温度低于600℃时,退火后的光栅谐振峰在低于退火温度的高温环境中的温度响应和应变响应都不稳定,线性度和重复性都较差;而在退火温度高于600℃而低于700℃时,退火后的光栅谐振峰在低于退火温度的高温环境中的温度响应和应变响应都很稳定,线性度和重复性也很好。如果将光栅加热到更高温度时,光栅会被慢慢部分擦除掉。通过对CO2激光脉冲在光纤上写入光栅过程引入光纤轴向不均匀的应力在不同高温下释放效率和程度的分析,对该现象进行了解释。     

写入光偏振态对Ce:KNSBN晶体衍射特性的影响

采用非同时读出条件下晶体两波耦合实验装置,以单束光入射Ce:KNSBN光折变晶体,通过改变抽运光偏振方向和品体c轴的夹角φ.系统记录了不同φ角下的抽运光透射光强I',随时间的变化情况.实验结果表明,当φ≤30°时,基本没有光扇效应;实验研究了正交偏振光写入下Ce:KNSBN晶体的两波耦合动态过程,并与e光写入下两波耦合动态过程进行了比较,发现正交偏振光写入时光扇噪声得到了明显抑制,在相同的写入参量条件下光栅的衍射效率明显提高.     

光折变晶体均匀多重全息图存储研究

本文推导了光折变晶体角度编码多重全息存储中写入均匀光栅时的曝光时间递推公式.分析了散射效应对光栅写入时间常数的影响和写入光耦合对光栅振幅的影响,给出了两种因素影响下曝光时间计算的修正递推公式.数值计算结果表明,按照这种修正公式计算所得多重存储中各幅全息光栅振幅不仅均匀性好,而且振幅相对较大,这种曝光方法有利于提高晶体的存储容量.实验中以递推公式所得时间进行曝光记录,在厚度为0.6mm的Fe:LiNbO₃晶体中采用角度编码很容易存储了30幅全息图.     

一种新颖封装的耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅的传感原理，将光纤光栅置于细钢管通过一种耐高温胶粘结细钢管两端使光纤光栅在高温下不脱落，并通过细钢管上的中间螺纹给光纤光栅施加预应力，使光纤光栅在温度变化过程中一直保持张紧状态，保证传感器有很好的重复性和良好的线性.实验结果表明:该FBG光纤光栅温度传感器灵敏度为0.0252 nm/℃，有良好的重复性和线性，温度测量范围达200℃以上，可应用在高温环境测量温度的变化.     

On a fiber grating sensor system with the capacity of cross-sensitivity discrimination

A novel fiber Bragg grating (FBG) sensor system based on an interrogating technique by two parallel matched gratings was designed and theoretically discussed. With an interrogation grating playing the role of temperature compensation grating simultaneously, the wavelength drifts induced by temperature and strain were discriminated. Additionally, the expressions of temperature and strain were deduced for our solution, and dual-value problem and cross sensitivity were solved synchronously through data processing. The influence of the FBG's parameters on the dynamic range and precision was discussed. Besides, the change of environment temperature cannot influence the dynamic range of the sensor system through temperature tuning. The system proposed in this paper will be of great significance to accelerate the real engineering applications of FBG sensing techniques.     

聚合物封装的高灵敏度光纤光栅温度传感器及其低温特性

介绍了一种新型的光纤光栅温度传感器。这种光纤光栅温度传感器使用了特殊的工艺将光纤布拉格光栅封装于一种热膨胀系数较大的有机聚合物基底中 ,使得传感器的温度灵敏性比裸光纤光栅提高了 12 .3倍 ,其温度灵敏度系数KT 达到 82 .6 9× 10 -6/℃。在 - 80～ 0℃的低温度范围内 ,对这种新型光纤光栅温度传感器的反射谱进行了测量。研究了这种新型光纤光栅温度传感器的低温特性 ,并与裸光纤光栅和铝基封装的光纤光栅进行了比较 ,结果表明这种新型的光纤光栅温度传感器具有很好的低温响应特性。     

基于紫外刻写相移光栅的温度应力同时测量传感器

传统光纤光栅传感器存在温度应力交叉敏感的问题,无法同时测量被测物体的温度应力变化情况。针对这种情况,提出一种新型的利用紫外光刻写相移光栅的方法,在刻写光栅前用电极放电的方法去除掉极小一段光纤的光敏性,使光纤原有的均匀周期分布状态被破坏,从而形成相移光栅,并对其进行理论分析。此种相移光栅的透射光谱存在2个明显的谐振峰,利用2个峰对温度和应变灵敏度不同的性质,可以通过建立解调矩阵来实现温度与应力的同时测量。实验结果表明:利用此种方法制成的相移布拉格光栅能够较为精确地实现温度、应力的同时测量,所制作的传感器温度灵敏度最高可达9.51 pm/℃,灵敏度方差低于2.125×10?7,应变灵敏度最高可达0.767 pm/με,灵敏度方差低于2.156×10?10。     

多模光纤光栅温度传感特性的实验研究

利用氢敏化处理的多模光纤制作了多模光纤光栅,并对多模光纤光栅的温度传感特性进行了实验研究与理论分析,表明这种光栅三个反射峰的布拉格波长随温度变化均呈现出良好的线性关系,并且重复性相当好,同一光栅的各反射峰的理论温度灵敏度系数都等于0．01nm／℃,实验测得的温度灵敏度系数为0．0098nm／℃或0．0099nm／℃,与理论分析相当吻合,这些特性与单模光纤光栅的温度传感特性接近相同。因此可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅开发光纤光栅传感器,以降低成本;这一实验结果还可以作为对多模光纤光栅进一步深入研究的参考。     

长周期光纤光栅传感器温度和应变灵敏度分析

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.     

混合聚合物光纤光栅封装元件的温敏实验

用两种不同聚合材料按一定比例均匀混合后对光纤光栅进行封装处理,并对其进行了温敏实验.实验表明,光纤光栅封装元件在20℃～80℃常温区,具有良好的线性温敏性;而在100℃～300℃高温区,则具有较好的温度不敏感性,与裸光纤光栅的温敏性接近.     

基于聚合物分散液晶全息光栅的可调增益均衡器

从理论和实验两方面分析研究了聚合物分散液晶全息光栅在632.8 nm光波的入射下的衍射谱特性和电压可调特性，实验结果与耦合波理论的计算结果具有很好的一致性，从实验上验证了用耦合波理论来描述聚合物分散液晶全息光栅的衍射特性是恰当的.并且提出了利用聚合物分散液晶全息光栅对掺饵光纤放大器增益谱进行平坦化的方法，利用聚合物分散液晶全息光栅的电压可调特性可实现动态增益均衡.运用该方法，可使掺饵光纤放大器在C波段1530~1560 nm内，温度在0℃~65℃范围内变化，掺饵光纤放大器自发辐射谱的不平坦度从3.3 dB降到0.2 dBp－p（峰-峰值）.     

Wavelength and sensitivity tunable long period gratings fabricated in fluid-cladding microfibers

We report the fabrication of long period gratings in fluid-cladding microfibers by directly focusing a femtosecond laser beam on the microfibers surface to induce periodical modification a long one side of the microfibers.A long period grating is fabricated in a water-cladding microfiber with a diameter of~5μm,which demonstrates a resonant attenuation of 28.53 dB at wavelength of 1588.1 nm with 10 pitches.When water cladding is changed to be refractive index oil of n=1.33 and alcohol solution with concentration of 5%,the resonance wavelength shifts to 1575.1 nm with resonant attenuation of 24.91 dB and 1594.1 nm with resonant attenuation of 35.9 dB,respectively.The long period grating demonstrates different temperature sensitivities of-0.524 nm/℃,-0.767 nm/℃and-1.316 nm/℃for water,alcohol solution and refractive index oil cladding microfibers,respectively,which means the alterable liquid cladding allows the availability of tunable wavelength and sensitivity.The fluid-cladding protects the microfibers from external disturbance and contamination and allows more flexibility in controlling the transmission property and sensing characteristics of long period gratings,which can be used as fiber devices and sensors for chemical,biological,and environmental applications.     

Simultaneous process of embossing and poling at elevated temperatures: a simple technique for nonlinear grating formation in polymer films

A simple technique for fabrication of nonlinear gratings in polymer films, based on simultaneous embossing and poling, is proposed and demonstrated. A master grating consisting of a metal electrode with a dielectric die was fabricated and used for repeated embossing of the grating structures into nonlinear optical polymers at elevated temperatures. At the same time, we applied high voltage to the polymer films to induce second-order nonlinearity. The grating profile and the nonlinearity were estimated, as well as the mass productivity of nonlinear gratings.