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。     

用统一耦合模理论分析含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性

利用由麦克斯韦方程组直接导出的统一耦合模理论分析各类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性。与以前发表的分析方法不同,对于含布拉格光栅的耦合区域,统一耦合模型理论同时考虑了布拉格光栅和耦合的耦合作用。模拟结果证明它能精确地模拟和解释各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的有关实验现象。     

基于波分耦合器的光纤布拉格光栅传感器

为了实现对光纤布拉格光栅传感器的波长解调,使用普通的光纤波分耦合作为波长鉴别器件,将波长的变化转变成光强的变化,并用双路差动放大去除光源强度变化和外界干扰的影响。使用发光二极管(LED)作为光源以降低系统成本,因此使用调制光源和交流放大器对信号进行处理。实验达到约10με的应变测量分辨力和0．2℃的温度测量分辨力。是目前最廉价的光纤布拉格光栅传感器之一。     

双重光纤布拉格光栅的耦合理论分析

双重光纤布拉格光栅无论是在通信领域还是在传感领域都有着重要的应用价值。在分析双重光纤光栅折射率扰动特征的基础上,得出了它的耦合方程,并采用数值计算方法,对它的光谱特性及影响光谱特性的因素进行了系统的分析,重点讨论了两个光栅的关联特性,所用的分析方法和得到的结果对双重光纤光栅的制作和应用具有参考价值。     

极窄带宽的布拉格光纤光栅光谱特性研究

根据理想模展开下的耦合模方程，对光纤布拉格光栅的峰值反射率公式进行了数学推导，得到了布拉格光纤光栅的光谱反射率表达式。全面讨论了光栅周期、光纤栅长、光致折射率微扰最大值等参数与光纤光栅反射光谱的关系。仿真结果显示了固定参数下布拉格光栅的极限窄带宽，得到的反射率为1、带宽为0.02nm的窄带宽布拉格光栅，比现今分布式传感系统中使用的布拉格光栅的带宽窄1个数量级。这种布拉格光纤光栅用于分布式传感系统，可大大提高分布式传感系统中光源的带宽利用率，消除各信号间的相互串扰，提高传感光栅复用数目，降低解调系统成本。     

相移长周期光纤光栅的光谱特性及其在光分插复用器中的应用

从耦合模理论出发,动用传输矩阵法对相移长周期光纤光栅（ＬＰＧ）的传输光谱进行了数值计算,着重分析了相移个数、切趾函数的发言为对光机特性的影响,在分析及联长周期光纤光栅传输特性的基础上,提出了一种新型的基于相移长周期光纤光栅的光分插复用器的结构设计方案。     

光纤耦合模理论及其在光纤布拉格光栅上的应用

将正确的光纤中的正交关系应用于微扰耦合模理论得到了光纤中的微扰耦合模方程；并将其应用于光纤布拉格光栅，得到了一种新耦合模方程。该方程中作为标志性特性的耦合系数与其它理论中的耦合系数都不相同。讨论了方程的解，得到了峰值反射率与布拉格波长、光栅长度之间的简单关系式。用光纤布拉格光栅进行了实验，理论和实验结果符合得很好。     

带有布喇格光栅的光纤失配耦合器的传输特性分析

本文利用模式耦合理论,分析了光纤失配耦合器在耦合区带有一个布喇格光栅后两光纤中基模场的传输特性,得到基模场发生耦合现象的条件及满足的方程。采用数值分析方法模拟耦合现象,并得出了带有布喇格光栅的光纤耦合器用于波分复用/解复用的最优化设计方案。     

基于改进的蝠鲼觅食算法的光纤布拉格光栅解调方法

针对光纤布拉格光栅在复用时,由于光源带宽有限可能会导致光谱重叠,进而影响解调精度的问题,提出一种新型的光纤布拉格光栅重叠谱解调方法.该方法基于改进的蝠鲼觅食优化算法,利用Tent混沌映射优化初始种群多样性,采用差分进化算法优化个体位置更新策略,解决了蝠鲼觅食优化算法易陷入局部最优的问题.对多个光纤布拉格光栅重叠谱进行仿...     

光网络中光纤光栅构成的波长分插复用器理论及进展

本从光网络角度详细叙述、分析了各种光纤光栅构成的波长分插复用器技术的发展及理论,并指出了不同种类分插复用器各自适用的范围,表明了光纤光栅构成的波长分插复用器在光网络中的重要性。     

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。     

相位修正的耦合模理论用于计算光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔透射谱

基于光纤Bragg光栅(FBG)反射复振幅相移对FBG法布里-珀罗腔透射谱的影响,分析了传统耦合模理论计算均匀FBG反射复振幅相移产生误差的原因.引入折射率分布初始相位参数描述FBG折射率分布纵向的微小偏移,用真实的反透射系数代替简明形式的反透射系数,对传统耦合模理论进行了修正,增加了与折射率分布初始相位参数有关而与波长无关的相位因子.在此基础上进一步对计算非均匀FBG的传输矩阵法的相位进行了修正.修正后的快速计算结果用于FBG法布里-珀罗腔透射谱的计算,可反映折射率分布初始相位参数对透射峰波长位置的影响,与Rouard 算法及实验值均有较好的一致性. 关键词： 光纤Bragg 光栅 法布里-珀罗腔 耦合模理论     

Characteristics of a Grating-Folded Optical Directional Coupler

We developed a new optical add/drop multiplexer composed only of a grating-folded directional coupler. We found that in this multiplexer, the power drop becomes maximal when the grating-coupling strength is equal to that of directional coupling. At this maximum power, both power transfer between the waveguides and power reflection take place simultaneously at the grating. The power drop approaches 1 when the grating length increases.     

Characteristics of a Grating-Folded Optical Directional Coupler

We developed a new optical add/drop multiplexer composed only of a grating-folded directional coupler. We found that in this multiplexer, the power drop becomes maximal when the grating-coupling strength is equal to that of directional coupling. At this maximum power, both power transfer between the waveguides and power reflection take place simultaneously at the grating. The power drop approaches 1 when the grating length increases.     

臂内含光纤光栅的方向耦合器的理论研究

提出了臂内含有光纤光栅的方向耦合器的一般原理，推导了任意端口输入任意一端口的输出表达式，作为特例，研究了两类法布里－珀罗干谐振腔，发现它们之间存在一种交换等价关系，第一次阐述光纤光栅法布里－珀罗腔中调幅和调频的概念。     

窄带高反射光纤布拉格反射滤波器

利用改进的非对称六层波导模型，分析了光纤布拉格反射滤波器的特性。讨论了波导结构参数－主要是高折射率层的厚度对器件特性的影响，指出了在制作过程中控制器件反射率的途径。     

Characteristics of Fused Optical Fiber Grating Couplers with Tapered Shapes

Fused optical fiber grating couplers (FGCs), in which Bragg gratings are written in the coupling regions of fused optical fiber couplers with tapered shapes along them are theoretically and experimentally investigated. By coupled mode analysis considering these tapered shapes, the drop efficiencies of the FGCs, which are inherently zero for the normal fiber couplers without grating, are calculated. The grating offset, which is the difference between the centers of grating and the coupler taper, is found to be effective to increase the drop efficiency of the FGC. It is determined that the tapered shapes influence the wavelength dependence of the drop efficiency and tolerate the grating offset precision. Apodizations for the grating of FGC are found to be effective in suppressing side lobes of the drop efficiency. Measurement of the wavelength characteristics of drop efficiency and the temperature characteristics of drop wavelength of the fabricated fused FGC confirm that the lightwave with specific wavelength can be dropped by the FGC and that the temperature dependence of the drop wavelength is similar to that of Bragg wavelength changes of usual fiber Bragg gratings.     

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。