倾斜光纤光栅谱特性

基于倾斜光纤光栅耦合模理论,采用数值分析法研究了前后向导模耦合时倾斜角度和调制深度对倾斜光纤光栅反射谱的影响,以及导模和辐射模耦合时针对不同的入射光偏振态在倾斜角度、调制深度、光栅长度等不同时倾斜光纤光栅透射谱(或反射谱)的特性.研究结果表明,在前后向导模耦合时,不同偏振态入射光的光谱几乎相同;而对于辐射模耦合,由于反射谱的包络受消光系数的调制,而不同偏振态入射光的消光系数不同,并且倾斜角度越大不同偏振态的入射光的消光系数差别越大,故在研究辐射模耦合时需要将偏振态予以考虑.     

光纤光栅辐射特性的研究

本文论述了光纤光栅辐射特性.通过耦合模理论首次给出了单模光纤偏振态(SOP)与光纤光栅远场辐射损失之间的关系.实验数据与理论分析基本吻合.利用光纤光栅这一关系可实现光纤偏振态在线检测.     

倾斜Bragg光纤光栅反射谱特性理论和实验研究

光纤Bragg光栅在通信和传感领域有着广泛的应用。根据倾斜光纤Bragg光栅的结构特点，利用耦合模原理，运用传输矩阵法，模拟分析了倾斜角度对光纤Bragg光栅反射特性的影响，并用实验对模拟结果进行了验证。实验和模拟结果表明：随着倾斜角的增大，中心反射波长向长波方向移动，反射带宽变窄，反射率减小。这个结论对倾斜Bragg光纤光栅的生产和应用有一定的指导作用。     

不同包层直径的倾斜光纤光栅折射率传感特性

倾斜光纤光栅的透射谱中有纤芯模和大量的包层模,它们具有与布拉格光栅相同的温度特性.利用HF酸腐蚀的方法得到具有不同包层直径的倾斜光纤光栅,研究了其对外界折射率的传感特性.结果表明,外界环境折射率在1.333～1.4532之间变化时,同一直径倾斜光纤光栅的高阶包层模的敏感性要比低阶包层模强;随着包层直径的减小,包层模的敏感性增强,且在折射率比较高的环境中有更高的敏感性.因此,利用倾斜光纤光栅的温度特性不仅可以解决温度交叉敏感问题,而且通过小同的腐蚀程度能定制所需要的灵敏度,以实现对环境折射率的高灵敏度测量.该办法可应用于对生物和化学等高灵敏度传感领域的各种溶液进行实时监控.     

基于45°辐射倾斜光纤光栅的全光纤偏振相关器件

报道一种基于45°辐射倾斜光纤光栅(RTFG)的全光纤偏振相关器件。由于独特的偏振相关模式耦合特性,其可作为一种理想的全光纤起偏器、偏振相关耦合器、全光纤衍射器。基于体电流法建立倾斜光纤光栅的偏振耦合理论,从理论和实验角度系统地分析45°RTFG的偏振辐射耦合、衍射分光及偏振特性。仿真结果和实验结果表明,45°RTFG的透射和辐射有良好的偏振功能。一根长度为24 mm的45°RTFG在波长为1550 nm处的偏振消光比(PER)为22 dB,3 dB带宽超过300 nm。通过制备不同长度的45°RTFG,可以实现具有不同PER的光栅。光栅的辐射模沿角向呈准高斯分布,沿轴向呈指数衰减分布,并且其空间衍射角色散约为0.054 (°)/nm。实验结果与理论结果完全匹配,45°RTFG具有潜在的应用前景。     

飞秒级联啁啾倾斜光纤光栅用于拉曼滤除

啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中拉曼光滤除的重要器件。采用飞秒激光级联刻写的方式,在大模场面积双包层光纤（LMA-DCF）中制备了一个带宽约为15.2 nm、滤除深度大于20 dB的CTFBG,将其置于1080 nm高功率光纤激光长距离传输系统的输出端,实现了光谱无拉曼输出,明显提高了输出激光纯度,插入损耗约为0.3 dB,光束质量无明显变化。所提出的利用飞秒激光制备宽带CTFBG的方法可有效滤除光谱中的拉曼光,对CTFBG的研制与应用有重要意义。     

高频CO2激光脉冲写制的倾斜长周期光纤光栅光谱特性研究

利用高频CO2激光脉冲写制了倾斜长周期光纤光栅(TLPFG),运用改造的耦合模理论对基于高频CO2激光脉冲写制的TLPFG进行了理论分析,实验研究了倾斜折射率调制对TLPFG光谱特性的影响,分析了倾斜角度对TLPFG模式耦合特性的影响.实验结果表明,利用高频CO2激光脉冲写制的TLPFG具有新颖的耦合特性,低阶次包层模...     

基于45°倾斜光纤光栅的线偏振输出掺镱光纤激光器

对工作于1 064nm波段的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性与工作机理进行了分析.利用紫外曝光法,将周期为1 070nm的常规相位模板旋转33°后,在光敏光纤上写制了45°倾斜光纤光栅,写制的光栅栅区长度为12mm,在1 040~1 085nm范围内偏振依赖损耗值为7dB左右.影响其偏振依赖损耗值的主要原因为相位模板的周期不是最佳值和栅区长度不够.利用写制的45°倾斜光纤光栅作为起偏器件,实现了线偏振输出的掺镱光纤激光器,其激光消光比高于30dB,输出波长为1 065.4nm,3dB线宽为0.08nm,最高输出功率8.7mW,可长时间保持高偏振度稳定工作.     

单模光纤中布里渊动态光栅反射谱的特性

基于受激布里渊散射和弹性声学理论,给出了布里渊动态光栅理论模型.基于光纤布拉格光栅理论,采用数值模拟的方法计算了布里渊动态光栅的反射谱,证明了布里渊频移引起的布拉格波长下移等于多普勒频移.计算了泵浦功率为0.1～30 W、脉宽为2～10 ns、单模光纤芯径为8～10μm时的反射率和光谱宽度.当功率增长到30 W、脉宽达...     

光纤布喇格光栅沉降传感器

根据光纤布喇格光栅的光学传感原理,提出了一种基于悬臂梁及金属弹性膜片的光纤布喇格光栅沉降传感器结构,对其传感特性进行了实验研究.实验通过产生水的液位差来模拟地基沉降,分析结果显示,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位差呈现良好的线性关系,线性度高于0.999,灵敏度可达-2.11 pm/mm.通过改变悬臂梁厚度和有效长度,可以对传感器测量范围和灵敏度进行调整,以满足各种应用场合.综合实验结果,该传感器在桥梁、铁路地基等沉降监测方面具有重要意义.     

高速双边缘光纤光栅波长解调技术

提出一种双边缘结构对光纤光栅传感进行波长解调的方案,利用被测光谱通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值确定被测光的波长.该系统在解调时不存在任何机械移动部分,比扫描式的解调方法测量速度更快,运行时更稳定、更精确.     

A Pressure Sensor Using Fiber Bragg Grating

In the present investigation, a Q-switched Nd:YAG laser is used to study the various aspects of diamond processing for fabricating integrated optic and UV optoelectronic devices. Diamond is a better choice of substrate compared to silicon and gallium arsenide for the fabrication of waveguides to perform operations such as modulation, switching, multiplexing, and filtering, particularly in the ultraviolet spectrum. The experimental setup of the present investigation consists of two Q-Switched Nd:YAG lasers capable of operating at wavelengths of 1064 nm and 532 nm. The diamond cutting is performed using these two wavelengths by making the “V”-shaped groove with various opening angle. The variation of material loss of diamond during cutting is noted for the two wavelengths. The cut surface morphology and elemental and structural analysis of graphite formed during processing in both cases are compared using scanning electron microscopy (SEM) and laser Raman spectroscopy. Both the Q-Switched Nd:YAG laser systems (at 1064 nm and 532 nm) show very good performance in terms of peak-to-peak output stability, minimal spot diameter, smaller divergence angle, higher peak power in Q-switched mode, and good fundamental TEM ₀₀ mode quality for processing natural diamond stones. Less material loss and minimal micro cracks are achieved with wavelength 532 nm whereas a better diamond cut surface is achieved with processing at 1064 nm with minimum roughness.     

The modelling of Fiber Bragg Grating

Fiber Bragg Gratings (FBGs) attract great attention due to their present and prospective applications in fiber-optical communication systems and modern opto-electronics. FBGs are components having a wide range of applications in the fields of communication, lasers and sensors. This study is a theoretical study in the field of FBG. Our aim is, by using coupled-mode theory and changing-of-index variation function, to model the FBG and to elucidate the appropriate parameters of FBG. Diffraction spectra of a FBG and its first and second degrees were obtained. Maximum reflection of FBGs versus saturation coefficient was also examined.     

Analysis of a demodulation system for Fiber Bragg Grating sensors using two fixed filters

The analysis of a demodulation system for Fiber Bragg Grating sensors based on two fixed spectral filters has been carried out both theoretically and experimentally. Different system configurations were analyzed by modifying the spectral position of the filters as well as the optical power-level of the signal reaching the two photo-detectors. Measurements with integration times that varied from 0.01 to 1 s have been compared with the low-frequency limit predicted for long-term operation. Comparisons between simulated and experimental results show good agreement, and extrapolations indicate that it should be possible to achieve an operating spectrum range of the order of 7 nm, with uncertainties equivalent to less than 2 pm in measurements of the sensor peak position.     

基于喇曼/掺铒光纤混合放大的长距离布喇格光栅传感器系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.本方法基于双向喇曼放大和双掺铒光纤结构,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为第二段掺铒光纤之后的远处布喇格光栅传感器提供光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示传感器系统的性能得到显著提高.使用功率为240 mW的单个普通泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均可获得15 dB的良好信噪比,比混合放大前提高了10 dB.     

基于神经网络的光纤光栅应变传感器重构

提出一种基于径向基函数神经网络模型来重构蜕化的光纤光栅应变传感器的方法.以结构健康监测系统中应变测量系统的光纤光栅应变传感器之间关联分析为基础,依据径向基函数神经网络强大的函数逼近能力,利用关联度高、运行良好的应变传感器去重构蜕化的应变传感器,保证重构的应变传感器与蜕化传感器有较高的数据准确度.实验结果证实了该方法在理论和实践上的精确性和可行性.     

基于光纤光栅传感的管道滑坡监测方法研究

针对铺设在滑坡体内的管道,提出了基于光纤光栅传感的管道滑坡监测方法。阐述了已知管道上三点应力求最大应力的方法。采用温度自补偿式光纤光栅应变传感器监测管体应力,对传感器测量的5.12汶川地震后管体应力数据进行分析。结果表明:地震对滑坡有显著影响,发生了浅层滑动面的较大位移;管体的应力都有显著增长,但总应力水平还低于预警阈值,尚处于安全状态。