荧光光纤光栅传感特性的实验研究

在载氢掺铒光纤上写入Bragg光纤光栅,得到新型光子学器件-荧光光纤光栅.分别对其Bragg波长（λB）及荧光寿命（τ）的温度（T）及应变（ε）响应特性进行了实验研究,并且给出了λB和τ分别关于（T,ε）的拟合方程.实验结果表明：荧光光纤光栅的λB对T和ε的响应具备一般Bragg光纤光栅的优良特性,测得温度灵敏度为11.1pm /℃,应变灵敏度为1.19pm/με;而且τ对T和ε的响应也具有良好的线性关系,温度灵敏度为0.59 μs/℃,应变灵敏度为6.16 ns/με.实验结论为解决温度应力交叉敏感、实现温度应力的同时监测提供一条新颖的途径.     

飞秒激光微细加工中光耦合器参数的数值模拟

用有限差分迭代求解光束传输方程,对1×2(Y型)耦合器和2×2(X型)耦合器分路的夹角大小对分路中光束分配比例的影响进行了模拟研究.模拟结果显示：耦合器夹角控制在一定的范围内,对分路中光束能量分配影响不大;2×2耦合器对分路夹角以及波导宽度的变化敏感.为飞秒激光加工光纤无源器件的可行性做了理论上的分析.     

基于光纤过耦合器结构的温度应变传感器

从微纳光纤耦合的角度,采用单模光纤2×2耦合的方式,利用光纤过耦合设计出一种光纤传感器.通过改变光纤耦合器的拉锥参数使其达到过耦合状态,此时光纤自身的过耦合结构受环境影响导致光波长会对外界的温度和应变变化有较高的响应度,以此来实现对温度和应变的测量.实验中分别拉锥了过耦合长度为22000μm和22500μm的光纤过耦合...     

谐振腔光纤陀螺光纤谐振环特性研究

对有限光源线宽情况下反射式光纤谐振环的响应特性进行了研究,得到了光纤谐振环各谐振特性参量的表示式.分析了特性参量与光源线宽和耦合器特性的关系,结合对方波调制谐振腔光纤陀螺极限灵敏度的分析,给出了设计高灵敏度谐振腔光纤陀螺光纤谐振环的要求和原则.进行了谐振腔光纤陀螺用光纤谐振环的实验研究,制作了适用于谐振腔光纤陀螺的高精细度和高谐振深度光纤谐振环.     

用统一耦合模理论分析光纤光栅耦合器型滤波器的滤波特性

通过在光纤倏逝场间的耦合作用中引入光栅折射率调制扰动,推导出用于分析各种光纤光栅耦合器型滤波器响应特性的统一耦合模方程,并给方程中涉及的参数赋予了明确的物理意义。在此基础上,采用Broyden迭代结合打靶法数值分析了三种光纤光栅耦合器型滤波器的滤波响应特性。分析了相关参数对下话路滤波响应的影响,通过优化参数,可以使光栅辅助耦合器、光栅反射耦合器和光栅破坏耦合器分别达到95%,85%和99%的下话路效率。并实验制作了反射峰值分别达到15和18 dB的光栅辅助耦合和光栅反射耦合器。     

合金钢封装光纤Bragg光栅传感器传感特性的研究

提出了一种光纤光栅新型合金钢封装结构。利用等强度悬臂梁和温度控制箱对合金钢封装光纤布拉格光栅的应力和温度传感特性进行了测量。实验表明,采用该种封装的光纤光栅传感器保持了裸光纤光栅的响应灵敏度,其拉应变灵敏度系数为1.17pm/με,压应变灵敏度系数为1.2pm/με,温度灵敏度系数为11.3pm/℃,线性响应度在0.9995以上,可满足实际应用的要求。     

基于薄包层极大倾角光纤光栅的灵敏度增强型振动传感器

提出了一种薄包层极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器,采用基于标准单模光纤的极大倾角光纤光栅,从理论上分析包层半径的减小对波导色散因子、包层模的有效折射率、轴向应变灵敏度因子、轴向应变灵敏度及模式阶数的影响,并进行数值仿真,为其振动传感增敏方法提供理论依据.然后使用氢氟酸腐蚀光纤包层,构成不同直径的极大倾角光纤光栅并进行相...     

波长和强度同时响应的锥形多模光纤温度传感器

通过将一段长为17 mm的多模光纤两端分别与单模光纤对芯熔接,然后对多模光纤部分进行拉锥处理,得到一种波长和强度同时对温度响应的锥形多模光纤温度传感器。实验研究了30 ℃~80 ℃范围内传感器的温度传感特性。实验结果表明:当环境温度发生变化时,该传感器在1 542 nm附近干涉波谷的波长和强度对温度的响应灵敏度分别可达到0. 041 nm/℃和0. 106 dB/℃,并且传感器干涉条纹的波长响应和强度响应之间呈良好的线性关系。基于传感器波长响应与强度响应之间的该线性关系,通过传感信号强度的检测即可实现干涉型光纤传感器的相位解调,该方法为传感解调信号提供了新思路,具有重要的参考价值。     

飞秒激光刻写低温度灵敏度的细芯长周期光栅

在折射率与应变测试时,为了降低温度影响所引起的串扰,对细芯长周期光纤光栅的温度、折射率和应变响应特性进行了研究。通过飞秒激光直写方法在纤芯直径为6μm的单模光纤上成功制备了周期为50μm的长周期光纤光栅。结果表明:在细芯光纤中以低激光能量加工的长周期光纤光栅具有较低的温度灵敏度,同时保持较大的消光比和较好的光谱质量。这种细芯长周期光纤光栅损耗峰在20～700°C温度范围内仅漂移1.7 nm。该光栅对折射率变化也具有较好的响应,环境折射率在1.406 5～1.426 5时,灵敏度最高可达882.51 nm/RIU,应变灵敏度为-2.2 pm/με。这种细芯长周期光纤光栅可以较好地降低折射率与应变测试中由于温度影响带来的串扰。     

监测点波长对高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度的影响

研究了高双折射光纤环镜监测点波长对轴向应变灵敏度的影响. 经理论推导得出高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式. 结果表明: 当高双折射光纤材料选定后, 灵敏度随着监测点波长的增大而增大; 当监测点选定后, 监测点的灵敏度为常数, 波长变化与应变成线性关系. 实验选取不同波长的波峰进行应变灵敏度监测, 对各监测点进行数据拟合, 实验结果与理论分析一致. 研究结果对提高高双折射光纤环镜应变、温度等灵敏度具有指导意义. 关键词： 波长 灵敏度 监测点 高双折射光纤环镜     

一种实现光纤耦合器分光比微调的新方法

随着光纤通信技术的不断发展,光纤通信中至关重要的光无源器件——光纤耦合器,其使用量正在不断的增加。如何提高光纤耦合器的成品率已成为一个很重要的问题。通过对具有一定分光比的未封装的窄带光纤耦合器的一端进行固定和在另一端进行扭转,可以实现耦合器分光比的微调。实验表明,对耦合器施加扭转力矩会使耦合器的分光比发生一定的变化,并且在扭转的过程中附加损耗的变动很小。利用这一特性可以对偏离预定分光比的耦合器的分光比实现微调,从而可得到更符合要求的分光比,提高了成品率。     

熔锥型光纤耦合器的扭转响应

对熔锥型光纤耦合器进行了扭转响应研究.通过放置在耦合器一端的旋转装置对未封装的熔锥型光纤耦合器耦合区施加扭转作用.实验表明:耦合器的耦合比不但对扭转作用敏感,而且变化呈单调性;同时耦合器的附加损耗和工作波长不受扭转作用影响,并且这种扭转操作具有可重复性.通过扭转操作能够对生产出来偏离预定耦合比的耦合器进行调整,使之符合产品要求,提高生产效率.     

Dynamic analysis of an optical fiber coupler in telecommunications

This paper studies the vibration of an optical fiber coupler which is used in telecommunications subjected to a half sine shock. The emphasis is focused on analyzing the vibration response of the optical fibers inside the coupler and examining the influence of various coupler parameters on the vibration of the optical fibers, since their dynamic behavior is a critical factor in optical fiber communications. A simplified model of the optical fiber coupler is proposed, which consists of a beam and a string representing the substrate and the bundle of the optical fibers of the coupler, respectively. The beam and the string are bonded at four points using adhesive material, and therefore the boundary conditions for their equations of motion are coupled, which increases the complexity of the problem. For the string, two models are developed— the linear model assumes that the tension in the string is constant, while the non-linear one takes into account large transverse deflection and tension variation. With each model, both analytical study and numerical simulations for the vibration of the system under a half shock are carried out. Furthermore, numerical results are compared between the two models. Finally, parametric study leads to conclusions which are of practical importance to the design of optical fiber couplers.     

熔锥型宽带耦合器的研制

介绍了全光纤熔融拉锥型3dB宽带耦合器的理论设计，根据理论设计制作了样品。应用耦合模理论分析了全光纤非对称熔融拉锥型耦合器的宽带特性；提出了3dB宽带耦合器的制作方案，在此基础上制作了样品；对样品进行测试，样品带宽大约为300nm(在1300nm～1600nm波长之间)，附加损耗小于0.5dB，完全达到了实用化的要求。     

对称结构光纤光栅耦合器及其应用

光纤光栅耦合器(FGC)具有光纤光栅良好的波长选择特性和光纤耦合器的多端口特点，易于实现全光纤的光波分插复用。光纤光栅耦合器主要有4种结构：基于M Z干涉仪的分离型、基于100％耦合器的非对称型、基于0耦合器的非对称型和基于100％耦合器的对称型。着重介绍对称结构光纤光栅耦合器的结构、工作原理和研究现状。提出了测试方案，并探讨了这种器件在大规模波分复用光纤传感器阵列中的应用。     

用于光纤光栅解调的波长敏感光纤耦合器

为了拓宽光纤耦合器的使用范围,开发光纤耦合器的新功能,采用熔锥技术制作波长敏感耦合器,该耦合器在分光的同时对波长敏感。通过耦合理论验证实验结果,实验数据与理论值相符合。实验中得到波长灵敏度最大值为17.86%/nm的耦合器。采用拉锥工艺制作波长敏感耦合器工艺简单,耦合比峰值对应波长控制易于实现。该耦合器可用于光纤光栅布拉格波长漂移解调。令待解调光纤光栅布拉格波长与耦合器波长灵敏度最大值对应的波长一致,当波长发生漂移时,耦合器输出耦合比发生变化。自制的波长敏感耦合器实现了对布拉格波长为1566.71 nm光纤光栅波长漂移的解调,波长漂移1.80 nm,耦合比变化20.34%。此种解调方式具有光路简单,易于与光纤匹配的优点,可以应用在大型建筑中光纤光栅的健康监测。     

光波导等参元分析

本文提出一套用于分析任意介质光波导的等参元算法,它基于严格的E_z-H_z变分公式,采用八节点曲边四边形单元。这种类型的等参元分析法尤其适用于研究各种具有曲边边界的复杂光波导和光波导器件。作为例子,文中把这一方法用于分析阶跃型光纤,渐变型光纤、各向同性以及各向异性光纤耦合器。     

新型1×4塑料光纤功率耦合器的研制

提出了一种新型的塑料光纤功率耦合器 ,该耦合器与传统的拉锥型和混合棒塑料光纤耦合器不同。理论分析了它的损耗特性。该耦合器基于塑料光纤本身的热特性 ,分别将塑料光纤进行拉锥和热缩构成耦合器的两端 ,结构简单 ,制作容易 ,实验结果表明其性能也可满足塑料光纤短距离通信网的要求     

Optical irradiation method for fiber coupler fabrications

An optical irradiation method for high-speed fiber coupler fabrications without contamination is proposed. In optical fiber taper fabrications we found an interesting effect that fiber elongation is self-arrested although laser irradiation is continued. This is a typical effect in the optical irradiation method, but is not seen in the flame method or the thermal heating method. The “self-controlled fiber taper shape effect” is theoretically explained by considering thermal energy flows, and optical fiber couplers are fabricated using this effect. From our experiments, we show that optical fiber coupler fabrications at high-speed without contamination are possible using the optical irradiation method.