大模场啁啾光纤光栅的光谱特性

 将一种矩阵算法拓展应用于数值求解多模耦合模微分方程, 并使用该矩阵算法对大模场啁啾光纤光栅的光谱特性进行了理论研究。结果表明, 大模场多模光纤光栅因模式的自耦合和互耦合而使反射谱存在多个反射峰, 这与单模光纤光栅的反射谱不同。由于光栅周期存在啁啾, 大模场光纤光栅的反射峰分裂, 且峰值反射率减小。使用高斯切趾函数可使反射峰分裂在一定程度上得到改善。     

啁啾长周期光纤光栅的超宽带滤波特性及其切趾优化

基于光纤光栅的模式耦合理论,采用传输矩阵法对啁啾长周期光纤光栅(LPFG)的超宽带滤波特性进行了分析。研究表明当啁啾LPFG的纤芯模同时与同向传输的多个阶次的包层模发生耦合,且与多个不同阶次包层模对应的谐振峰交叠时,其传输谱带宽可扩展到500nm以上,可用做超宽带带阻滤波器。传输谱带宽随模式序数、啁啾系数、光栅长度、周期和折射率调制量的增加单调递增,但随光纤包层半径的增大单调递减。采用高斯折射率切趾技术抑制了传输谱旁瓣,为设计超宽带滤波器提供了新的方法。     

大模场啁啾光纤光栅的光谱特性

将一种矩阵算法拓展应用于数值求解多模耦合模微分方程, 并使用该矩阵算法对大模场啁啾光纤光栅的光谱特性进行了理论研究。结果表明, 大模场多模光纤光栅因模式的自耦合和互耦合而使反射谱存在多个反射峰, 这与单模光纤光栅的反射谱不同。由于光栅周期存在啁啾, 大模场光纤光栅的反射峰分裂, 且峰值反射率减小。使用高斯切趾函数可使反射峰分裂在一定程度上得到改善。     

啁啾莫尔光纤光栅特性的研究

较全面地分析了啁啾莫尔光纤光栅的特性。介绍了啁啾莫尔光纤光栅的发展与应用前景。提出了利用薄膜传输矩阵的方法来计算光纤光栅 ,这种算法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加 ,利用传输矩阵计算光栅特性 ,并将这种算法与其它相关算法进行了比较。作为一种滤波器 ,啁啾莫尔光纤光栅的透射特性尤为重要 ,针对这种光纤光栅的长度、啁啾量及相移等重要参数计算了光栅的透射率变化 ,并对结果进行了优化数值分析 ,得出了它们之间的关系     

双波长啁啾相移光纤光栅

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8 nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3 dB谱线宽分别为20 dB和0.08 nm,实验结果和理论设计一致.     

变迹啁啾Bragg光纤光栅的矩阵分析

本文用传输矩阵法分析了各种变迹与线性啁啾Bragg光纤光栅的响应特性,构造了各种变迹函数,进行了比较.分析了变迹函数、啁啾系数、折射率变化量以及光栅长度对反射带宽、最大反射率的影响.找到了最佳变迹函数和量佳啁啾系数.特例中的数值分析表明,补偿100km光纤色散带宽为1nm的最佳光栅长度是140mm,最佳啁啾系数为0.048nm/cm.     

啁啾光栅色散及时延特性研究

基于耦合模理论，通过对耦合波方程进行相位共轭变换，将反向耦合波方程变换为Ｒｉｃｃａｔｉ微分方程，利用数值解法对常耦合系数和高斯型耦合系数线性啁啾光栅的反射特性、色散特性和时延特性进行了详细分析，为设计具有理想效果的色散补偿器件提供了有效的理论方法。     

拉锥型啁啾光纤光栅滤波器的研究

本文主要对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器进行详细的理论分析和实验研究. 结合传输矩阵法, 谐振理论和耦合模理论, 深入细致地分析了啁啾光纤光栅自身参数 (光栅长度, 折射率调制幅度, 啁啾系数), 拉锥参数和锥区损耗对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器透射谱的影响, 并研究拉锥对啁啾光纤光栅各波长反射率影响. 在此基础之上进行相应的数值仿真及实验验证, 数值仿真与实验结果基本一致. 关键词： 光栅拉锥 啁啾光栅 传输矩阵法 滤波器     

长周期光纤光栅光谱特性的研究

应用耦合模理论对长周期光纤光栅的光谱特性进行研究,并对长周期光纤光栅结构参量的改变对其光谱特性的影响进行分析与模拟,得到其光谱响应的规律,为建立高灵敏度的光纤光栅传感器提供了结构优化的理论依据。     

Chirped Bragg光纤光栅的优化设计与优化指数

根据线性ChirpedBragg光纤光栅的一般原理 ,探讨了不同啁啾系数 ,准高斯耦合函数对Bragg反射光栅的反射率及色散补偿特性的响应。结果表明 :增大啁啾系数以及选取适当的准高斯耦合函数 ,在保证反射率较大的情况下 ,能有效地改善色散补偿特性。通过引入微波领域的“优化指数”这一概念 ,量化了色散补偿器的补偿能力。     

折射率调制深度误差对切趾啁啾光纤光栅特性的影响

从耦合模方程出发,用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响。结果表明：折射率调制深度误差的分布频率越高,光栅传输特性受到的危害越小;误差平均幅值越高,光栅传输特性的劣化程度越大。因此,在光栅的制作过程中,应注意避免和减小高幅值误差,并注意减少低空间频率分布的误差。     

折射率调制深度误差对切趾啁啾光纤光栅特性的影响

从耦合模方程出发,用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响.结果表明:折射率调制深度误差的分布频率越高,光栅传输特性受到的危害越小;误差平均幅值越高,光栅传输特性的劣化程度越大.因此,在光栅的制作过程中,应注意避免和减小高幅值误差,并注意减少低空间频率分布的误差.     

Fabrication of high quality chirped fiber Bragg grating by establishing strain gradient

To fabricate chirped fiber Bragg grating (CFBG) with high reflectivity and accurately controlled chirp profile with low cost, we develop the CFBG fabrication technique based on strain gradient: fabricating CFBG using fabricated fiber Bragg grating (FBG) by establishing strain gradient along the length of grating. We theoretically analyze the form of such CFBGs, and study the characteristics of gratings using piecewise-uniform approach. It is shown that increasing UV-induced index change or the length of the grating or both are the efficient ways to obtain high quality CFBG with high reflectivity and good reflection spectrum. The dispersion of this grating is decided by and varies inversely with the slope of the strain gradient along the length of the grating, not decided by UV-induced index change or by the length of grating. One can control the dispersion and the chirp profile by adjusting the slope of the strain gradient. Based on the theoretical analysis, we have fabricated CFBG whose reflectivity is maintained at 100% in a large range of strain gradients.     

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.     

Highly sensitive distributed liquid-droplet sensor based on evanescent-wave linearly chirped fiber Bragg grating

We propose a highly-sensitive distributed addressable liquid-droplet sensor based on an evanescent-wave linearly chirped fiber Bragg grating (LCFBG). Due to liquid-droplet-induced increase of the localized effective refractive index, a transmission window is generated within the original reflection stopband of LCFBG. Utilizing the spatial encoding feature of Bragg wavelength in LCFBG and spectrum properties of the created passband, both numerical and experimental results demonstrate that the position, size, and refractive index information of multiple distributed discrete liquid-droplets can be detected simultaneously.     

光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值研究

 回顾了光纤布拉格光栅非线性耦合模方程的数值求解方法,分析了基于隐式龙格 库塔方法的预报校正系统的特点。为实现简捷、高效、高阶精度的光纤布拉格光栅非线性耦合模方程的数值仿真,设计了基于连分式修正法的预报-校正系统并与基本方法进行了对比。采用该方法可以极大地加长光栅的分段长度以节约计算时间,同时也不存在仿真过程中因计算方法产生的不收敛现象,误差对比分析表明该方法能够准确地模拟光栅的非线性传输特性。为解决静态和动态情况下仿真方法不统一并避免数值计算引起的冲击响应,根据光栅中光波传输的物理过程建立了静态和动态情况下统一的数值仿真模型并研究了仿真中所采用的多种技术,利用这些技术能够有效地仿真连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性。