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° RT...     

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0.1~30W、脉宽为2~10ns、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30W、脉宽达到10ns时,峰值反射率分别达到2.17×10^-6和7.16×10^-9;反射谱的光谱宽度随着脉冲宽度的增加而减小,当脉冲宽度为10ns时,最小光谱宽度为1.2×10^-4nm;当纤芯直径减小到8μm时,反射率增长到6.64×10^-11。计算结果表明,布里渊动态光栅的反射率与泵浦波的功率和脉宽呈正相关,与光纤的纤芯直径呈负相关;反射谱的光谱宽度不受泵浦波功率和纤芯直径的影响,但与脉冲宽度呈负相关。     

DBR掺镱光纤激光器激射波长的研究

对基于一少量模光纤光栅和一普通光纤光栅的分布布喇格反射掺镱光纤激光器的激射波长进行了详细研究.通过对普通布喇格光栅的中心波长进行调谐,发现激射波长始终是由两光栅卷积的最大值所确定的等效反射峰值相对光栅反射峰值的偏移以及激射波长相对等效反射峰值的偏移两种机理共同决定的,通过实验证明两种偏移量均不受限于光纤光栅的带宽.对实验结果进行了分析总结.     

具有温度补偿的光纤位移传感器

位移测量是结构健康检测的重要参量之一.本文提出了一种双悬臂梁粘贴光纤光栅的位移传感器,它将位移变化转换成两只光纤光栅的波长移动,实现对位移量的绝对测量.通过引入对称补偿光纤光栅的方法解决了温度与位移交叉敏感的问题.推导了位移传感器的工作原理,完成了相关实验,并分析了传感器所产生误差的来源.实验结果表明,在量程为20mm的时候,位移灵敏度为123pm/mm,温度补偿前,温度对位移的影响是234.9μm/℃;温度补偿后,温度对位移的影响为17μm/℃.本位移传感器量程大、线性好、准确度高,不易受恶劣环境影响.     

具有温度补偿的光纤位移传感器

位移测量是结构健康检测的重要参量之一.本文提出了一种双悬臂梁粘贴光纤光栅的位移传感器,它将位移变化转换成两只光纤光栅的波长移动,实现对位移量的绝对测量.通过引入对称补偿光纤光栅的方法解决了温度与位移交叉敏感的问题.推导了位移传感器的工作原理,完成了相关实验,并分析了传感器所产生误差的来源.实验结果表明,在量程为20 mm的时候,位移灵敏度为123 pm/mm,温度补偿前,温度对位移的影响是234.9 μm/℃;温度补偿后,温度对位移的影响为17 μm/℃.本位移传感器量程大、线性好、准确度高,不易受恶劣环境影响.     

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.     

新型高准确度光纤光栅压力传感系统

提出一种使用光纤双布喇格光栅测定压力的测量方法.在外界压力作用下,传感光纤布喇格光栅反射波长的漂移,被转变成在交变力策动下,发生弯曲的等强度悬臂梁调制扫描光栅反射光脉冲间隔的变化.实验结果表明,光纤布喇格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3nm,波长测量的不确定度为1pm;压力传感器的量程为0～6MPa时,压力的测量不确定度为0.005Mpa.     

动态匹配光栅解调方法波长读出优化研究

提出了采用一支价格低廉的微测力传感器作为匹配光栅解调系统的波长读出单元,不同于以往动态匹配光栅解调法采用拉伸匹配光栅的PZT驱动电压作为解调系统波长读出单元.当匹配光栅和传感光栅布喇格中心波长重叠时,光电探测器将接收到最大光信号.利用光纤光栅轴向受力和反射波长漂移的数学关系得到光纤光栅传感器的波长漂移.该解调系统解决了传统动态匹配解调系统中PZT本身特性对系统的影响,探测到的光纤光栅传感器反射波长和匹配光栅轴向受力大小具有很好的线性,系统线性大于0.999.本系统对于探测布喇格传感器应变分辩率达到1με以下.     

The fabrication and performance of 1.3μm DFB EMBH lasers with coplanar contacts

The fabrication and performance characteristics of coplanar contact etched mesa-buried heterostructure (EMBH) distributed feedback (DFB) lasers emitting at 1.3μm wavelength are described. The processing was designed such that the lasers could be evaluated as coplanar contact or conventional (top/bottom) contact devices. The threshold current was as low as 14mA and the 3dB small signal response was as high as 9.4 GHz. Both these properties showed negligible differences when the device was biased either coplanarly or conventionally.     

Temperature and strain discrimination using a single tilted fibre Bragg grating

A fibre optic sensor capable of discriminating between temperature and strain, using a single fibre Bragg grating, is presented. The technique exploits the core-cladding mode coupling of a tilted fibre Bragg grating (TFBG). The core and cladding modes exhibit different thermal sensivities, while the strain sensivities are approximately equal. Monitoring the core-core mode coupling resonance and the core-cladding mode coupling resonance of the TFBG spectrum allows the separation of the temperature and strain induced wavelength shifts.     

一种同时测量电流和温度的光纤光栅传感器

提出了一种基于光纤光栅法布里-珀罗干涉仪且可以同时测量交变电流和温度的传感器,并对其进行了理论分析和实验研究.该传感器采用单频激光入射,作为反射镜的一对光纤布喇格光栅自由放置,其间的法布里-珀罗腔粘贴在磁致伸缩材料上,通电导线周围的磁场通过磁致伸缩材料作用于光纤光栅法布里-珀罗腔,引起腔长周期性变化.同时,由于热膨胀和热光效应,环境温度的变化会引起光纤长度和折射率的改变,从而改变光纤光栅法布里-珀罗腔的反射光谱特性.通过检测输出光信号的频率和峰值可实现电流和温度的同时测量.对通电线圈的电流及环境温度进行测量的实验结果与理论分析相吻合.