光子晶体光纤长周期光栅的特性

将修正的矢量等效折射率模型和耦合模理论相结合,系统地研究了光子晶体光纤长周期光栅(PCFLPG)的特性.验证了光子晶体光纤长周期光栅的双谐振峰特性;定量地研究了光子晶体光纤结构参数如空气孔间距、相对孔径比和光栅参数如光栅周期、光栅长度、折射率调制深度和光栅啁啾量对光栅谐振峰强度和谐振波长的影响.研究结果为光子晶体光纤长周期光栅在光纤通信、光纤传感等方面的应用提供了理论依据.     

3包层模型长周期光纤光栅透射谱的温度特性

为了研究长周期光纤光栅透射谱的温度特性,采用光纤3层模型进行了仿真研究,得出了1阶低次包层模与导模耦合时透射谱的变化规律。结果表明,在低温度范围内,其透射峰的深度基本不受温度的影响,不同谐振波长对应不同的温度灵敏性,次数越高灵敏度越高,K7=0.04951nm/℃,K3=0.04246nm/℃,但同一谐振波长对温度的响应具有良好的线性关系。     

相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响。研究表明,当级联光栅间相移量从0至π变化时,传输谱主阻带左边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越大。当相移量增大到π时,小阻带幅值增大到与原阻带相当;当相移量从π增至2π时,传输谱主阻带右边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越小。随相移量的增大,主阻带最大损耗峰对应的谐振波长向长波长方向偏移。调节相移量可灵活地改变主阻带最大损耗峰对应的谐振波长,为新型光纤光栅器件的开发提供新的视角和理论依据。     

镀膜级联长周期光纤光栅折射率传感研究

镀膜的级联长周期光纤光栅（Cascaded Long-Period Fiber Gratings, CLPFGs）对膜层的折射率及环境折射率有很高的敏感性, 可用作气体传感器或溶液浓度传感器。本文采用耦合模理论与传输矩阵法, 数值计算了不同薄膜厚度下镀膜CLPFGs干涉峰波长的相对变化率与薄膜折射率的相对变化率的比值, 及不同薄膜厚度下镀膜CLPFGs干涉峰波长的相对变化率与环境折射率的相对变化率的比值。选择恰当的镀膜厚度, 使镀膜CLPFGs传感器的灵敏度最优化, 结果表明镀膜CLPFGs传感器对薄膜折射率及环境折射率的分辨率可达10-5。     

长周期光纤光栅对结构参数的敏感特性

基于模式耦合理论,对影响长周期光纤光栅（LPFG）光谱特性的各种物理结构参数进行了研究,得到LPFG光谱特性响应的一系列定量或定性的规律。利用紫外线,通过振幅掩模法曝光H载掺Ge光纤制作了两根LPFG,写入的光栅长度分别为3.0 cm和4.5 cm,测得温度灵敏度分别为0.044 6 nm/℃和0.059 4 nm/℃...     

长周期光纤光栅传输谱特性研究

基于光的耦合模理论,应用MATLAB仿真长周期光纤光栅传输谱特性研究,模拟得到平均有效折射率从0.000001变化到0.000030,对应的最低传输率从99.94%变化到37.78%;周期数从200变化到500,对应的最低传输率从0%变化到57.86%;周期从1.44e-8变化到4.44e-8,周期为3.44e-8时传输谱较好。研究结论为长周期光纤光栅器件的制作提供理论依据。     

膜层参数对长周期光纤光栅传感灵敏度的影响

基于耦合模理论,采用三包层光纤光栅模型,对镀有敏感薄膜的长周期光纤光栅的传感特性进行了分析。当敏感薄膜的光学参数(薄膜折射率和薄膜厚度)发生变化时,长周期光纤光栅传输谱中谐振峰处的透射率不变,但谐振峰会发生平移。进一步对薄膜折射率和薄膜厚度对其传感灵敏度的影响进行数值模拟,得到了结构优化的高灵敏度长周期光纤光栅传感器典型薄膜光学参数值。计算结果表明,该类型传感器对敏感薄膜折射率的分辨率可达10-9。研究结果为高灵敏度长周期光纤光栅传感器的结构优化及其传感应用提供了理论支持。     

含涂覆层长周期光纤光栅温度特性研究

提出在含涂覆层的标准通信光纤中用800nm红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅（LPFGs）。从理论上分析了光纤涂覆层对于纤芯基模和包层模有效折射率的影响,并进一步研究涂覆层对LPFGs温度灵敏度的影响。分别对制作的去除涂覆层和含涂覆层LPFGs的低阶包层模进行了温度特性实验。结果表明：涂覆层的存在不仅能成为LPFGs理想的保护层,更重要的是将LPFGs的温度灵敏度提高到0.1173 ,与理论分析吻合。这种含涂覆层光纤光栅若作为温度传感器,将有着良好的机械强度和温度灵敏度。     

长周期光纤光栅耦合特性及模拟分析

本文采用简化的三层光纤模型,分析长周期光纤光栅的耦合特性,着重对包层模场分布及其与纤芯基模的耦合系数进行研究,运用计算机软件包Matlab进行建模计算,得出纤芯基模和一阶低次包层模的场、能量分布及其相互耦合规律.分析中应用了图解法和简化计算的方法,数值计算结果表明纤芯基模与一阶低次奇模的耦合要比其与一阶低次偶模的耦合强得多.该特征(耦合特性和图表)和国外报道相符.     

长周期光纤光栅

长周期光纤光栅作为一种重要的光无源器件,与所有光纤传感器一样具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、体积小、与光纤系统兼容等优点,在光纤传感与光纤通信领域都有广泛的应用。本文对长周期光纤光栅的模式耦合原理、理论分析方法、光栅制备技术及其在光纤传感与光纤通信领域的主要应用进行了总结分析,其中制备技术主要总结了激光制备技术（包括紫外激光、二氧化碳激光、飞秒激光制备技术）与非激光制备技术（包括电弧放电、机械微弯、包层腐蚀、熔融拉锥、离子注入、超声调制技术）,分别介绍了长周期光纤光栅在温度、应变、弯曲、扭转和环境折射率、生化传感等方面的应用,对于光纤通信领域的应用则侧重于全光纤滤波器、模式转换器、起偏器、模式耦合器等方面。本文是按照教程论文的形式撰写的,旨在为相关领域的学生、科研工作者提供一个系统的介绍。     

小区域腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪传感特性研究

基于尾纤端面镀金属反膜的单根长周期光纤光栅,提出了一种包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪结构,提高了长周期光纤光栅(LPFG)的灵敏度。应用干涉原理,得出了长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪干涉波峰随外界环境折射率的变化关系。并从实验上对腐蚀前的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪和带腐蚀结构的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的折射率传感灵敏度进行对比。结果表明,包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪反射谱中的干涉峰值对折射率传感的灵敏度得到了显著的提高,对于折射率为1.333和1.352的液体,干涉峰值的移动量从0.9 nm增加到3.4 nm。     

基于模式转换的镀膜长周期光纤光栅传感器的结构优化设计

基于耦合模理论,根据镀膜长周期光纤光栅(LPFG)包层模有效折射率随膜层参数的变化,指出了模式转换区的划分及特点,考察了模式转换区及其附近LPFG透射谱折射率的响应特性。从传感器设计角度,进一步针对波长偏移和透射率两种检测类型,给出了两类灵敏度的定义,讨论了模式转换区及其附近灵敏度随薄膜参数与光栅参数变化的关系,通过优化设计,给出了高灵敏度对应的最佳设计参数带及区域。结果表明,选择合适的膜层参数与光栅参数,利用波长偏移和透射率两种检测方法,该传感器对薄膜折射率的分辨率均可达10-7以上,且模式转换区适合于制作波长偏移型的传感器,模式转换区附近则适合用于制作透射率型传感器。     

新型长周期光纤光栅的扭曲特性研究

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅（LPFG）具有独特的扭曲特性：1）扭曲特性具有明硅的扭曲方向相关性——顺时针扭曲时谐振波长发生“红”移，逆时针扭曲时谐振波长发生“蓝”移，无论顺时针还是逆时针扭曲损耗峰幅值都近似线性减小；2）若被扭曲的光纤比被扭曲的长周期光纤光栅长得多，则扭曲时长周期光纤光栅谐振波长和幅值的变化出现周期性的起伏。利用扭曲光栅引起椭圆双折射进而导致偏振态变化的相关理论合理解释了这些独特的扭曲特性。     

长周期长纤光栅的制作方法和应用研究进展

概述了国内外长周期光纤光栅的制作方法,长周期温度应力特性和在通信,传感领域内的广泛应用,并且对各种制备工艺进行了比较。     

长周期光纤光栅的制作方法和应用研究进展

概述了国内外长周期光纤光栅的制作方法、长周期光纤光栅温度应力特性和在通信、传感领域内的广泛应用,并且对各种制备工艺进行了比较     

半腐蚀长周期光纤光栅光谱特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)包层有效折射率与包层半径的良好相关性,提出一种半腐蚀长周期光纤光栅的新颖设计。将一根长周期光纤光栅分成等长的两部分,用HF酸腐蚀其中的一半区域,此时整根LPFG可看成具有不同谐振波长的两个半长度LPFG的级联。利用传输矩阵方法和三层介质光纤模型的色散方程分析了该种LPFG的光谱特性:随着腐蚀段包层半径的减小,两个分裂峰谐振波长之间距离增大,且模式越高间距越大。同时实现了应变和温度的同步测量,得到应变和温度的传感精度分别为±8.9με和1.4℃。因此半腐蚀LPFG传感器可为解决LPFG交叉敏感问题提供有效方法。     

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅振动传感器的动态解调

提出一种基于级联长周期光纤光栅(CLPG)的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器动态解调方法。宽带光源发出的光经FBG反射后,进入到CLPG,经过CLPG调制后FBG反射光强会发生变化。通过温度测量实验对监测系统进行静态标定,再将FBG传感器粘贴于铝板表面,采用该系统监测简支铝板结构在低频和高频下的振动信号。系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该监测系统可实现2kHz以下的动态信号测量。     

基于多模干涉和长周期光纤光栅的温度及折射率同时测量

基于多模干涉理论和长周期光纤光栅(LPFG)的传感特性,提出了一种单模-多模-单模(SMS)结构与LPFG级联的光纤传感器,实现了温度和折射率的同时测量。实验结果表明,SMS结构的干涉谱和LPFG对温度和折射率具有不同响应灵敏度,其温度灵敏度分别为0.017nm/℃和0.060nm/℃;SMS结构对折射率不敏感,而LPFG的折射率灵敏度为-35.60nm/RIU(RIU为折射率单位)。因此利用敏感矩阵,实现对温度和折射率的同时测量,得到温度和折射率的最大测量误差分别为±0.59℃和±0.0013。该结构灵敏度高、结构简单,且不易受电磁等干扰。实验结果具有良好的线性度,在生物化学领域应用前景良好。     

级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性

基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统(CLBG)的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。     

用非线性光纤连接的长周期光栅对的光开关特性

提出用一根掺铒光纤连接两个对称的长周期光纤光栅(EDF-LPFG)对构成的新型全光开关.数值模拟了在交叉相位调制下对应于不同抽运功率的信号光的透射谱;还研究了在不同光栅的有效折射率调制幅度和光纤吸收系数下,信号光透射率随抽运光功率的变化.导出了器件的阈值开关功率公式.EDF-LPFG对光开关的阈值开关功率比单LPFG光开关的开关功率降低了5个数量级,不到25 mW.