级联长周期光纤光栅的温度特性研究

对级联长周期光纤光栅(C-LPFG)的温度敏感特性进行了理论和实验研究。讨论了C-LPFG的谐振波长温度灵敏度与包层模的阶次、光纤光栅周期的关系,进行了20～80℃温度传感实验,实验结果表明,谐振波长与温度成线性响应,升降温数据的重复性比较好,测得其谐振波长温度灵敏度为0.250 1nm/℃、而相同参数的LPFG所测得的谐振波长温度灵敏度为0.131nm/℃。表明,C-LPFG的温度灵敏度远高于同样参数的LPFG。     

基于长周期光纤光栅液位传感器的实验研究

利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模间的耦合特性,设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同,随着液位的变化,其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量,当液位在0.0～17.5mm范围内变化时,LPFG透射功率分别变化了6.8719dB和13.4360dB,其灵敏度为0.389 6dB/mm和0.7678dB/mm。结果表明,液体的折射率越大,传感器的灵敏度越高,并且具有良好的线性关系。     

长周期光纤光栅温度传感器应变交叉敏感的研究

长周期光纤光栅是透射谱光栅,纤芯基模与同向各阶包层模发生耦合,谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感,比传统布拉格光纤光栅具有更好的温度、应力、弯曲、扭曲、横向载荷、折射率等的传感特性.由于长周期光纤光栅对两个或者多个参量都是敏感的,当光纤光栅用于传感测量时,很难分辨出各个参量分别引起的被测量的变化,交叉敏感问题比布拉格光纤光栅严重的多.交叉敏感是光纤光栅传感中的关键问题.分析了目前较为典型的解决策略和方案,在此基础上提出了联系的思想和解决方案,提出并实验验证了一种解决长周期光纤光栅温度传感测量中应力与温度的交叉敏感问题.充分利用了LPFG温度与应变交叉敏感的现象,利用联系的思想,将应变对温度的负面干扰转变为正面的增敏.     

级联型长周期光纤光栅传输谱的研究

采用级联多个长周期光纤光栅的方法有效拓宽了长周期光纤光栅反射谱带宽.分析了LPFG透射谱的谐振峰的定位问题,并通过级联多段周期相同但长度和微扰不同的LPFG来形成一个级联型的长周期光纤光栅,然后通过使用传输矩阵的方法,对级联光栅的传输谱进行了数值分析.经过分析发现,如果适当地调整级联型长周期光纤光栅的各个参数如级联的段数以及各段的长度和微扰等值,则所得到的这个级联型长周期光栅的透射谱的有效带宽将显著地增大,其透射谱的形状也会发生显著改变.

Abstract：

An improved method of cascaded long-period fiber gratings (LPFGs) is proposed, which can effectively broaden the resonant spectrum bandwidth of LPFGs. The positioning of the resonance peak of transmission spectra in LPFGs was analyzed. A cascaded LPFG was obtained by cascading various LPFGs with the same period but different length and index perturbation. Transfer matrix method was used to numerically calculate its transmission spectrum, and it is found that the effective bandwidth will become wider and the shapes will correspondingly change if the related parameters in cascaded LPFG, such as the number of segments and length and index perturbations of each segment, are adjusted correctly.     

应用镀膜长周期光纤光栅实现微折射率变化的测量

基于长周期光纤光栅(LPFG)4层镀膜模型,详细研 究了耦合的包层模式、薄膜厚度、薄膜折 射率和环境折射率等因素对镀膜LPFG折射率灵敏度的影响。研究发现,薄膜材料 折射率越高、薄膜厚度越接近最优薄膜厚度和耦合的包层模式越接近转折模式,镀膜LPFG的 折射率灵敏度越高。应用这类LPFG可对诸如乳化液、蔗糖溶液等在 浓度较小时浓度的微小变化引起的折射率微变化进行有效测量。以浓度为0～8%(对应的折 射率变化为1.3316~1.340,远离LPFG折射率敏 感区域)的乳化液为例进行了测量数值分析,结果表明,应用这类镀膜LPFG可以实现对远离 折射率敏感区的溶液浓度的微变化进行有效测量。     

应用于液体检测的级联长周期光纤光栅的温度减敏封装结构

研制了一种基于级联长周期光纤光栅对(LPFGP) 用作液体折射率检测的聚合物封装温 度减敏的新型结构。选用负热光系数的OE4110聚合物材料作为封装的 基底材料,封装结构中引入一个特殊的凹槽,方便 待测溶液通过通孔进入。封装后的LPFGP谐振波长温度灵敏度约10pm /℃,而相同参数的未封装的LPFGP的温度灵敏 度为120pm/℃,封装后的LPFGP大大降低了传感器谐振波长对温度变 化的灵敏度。本文的 封装装置融保护和温度补偿功能于一体,特殊的结构设计使之适用于液体折射率的检测。     

两包层长周期光纤光栅的原理及谱特性研究

光纤光栅传感器由于近来发展迅速,已被广泛应用到工程结构监测、工业生产与制造、生物化学等领域中。但由于光的波长变化是对其测量的数据的依据,故测量时针对的数据灵敏度很高。在两包层长周期光纤光栅的原理、谱特性的传输率、谐振波长漂移等方面对均匀长周期光纤光栅作了较为详细的研究。     

长周期光纤光栅透射谱与结构参数关系的研究

采用光纤的3层模型,从模式理论和耦合理论出发,分析了长周期光纤光栅(LPG)一阶各次包层模和基模的耦合特性.通过分析指出,以往用来区分HF和EH模的2种方法是不等价的.利用传输矩阵法模拟均匀和非均匀情况下LPG的功率透射谱,分析光栅各结构参数对一阶低次包层模与基模耦合的影响.     

长周期光纤光栅中纤芯导模与包层模耦合分析

基于简化的长周期光纤光栅模型 ,从理论上分析了其纤芯导模与包层模之间的耦合 ,忽略了一些弱模式耦合 ,包括轴向的模式耦合 ,包层模之间的耦合 ,及基模与偶次包层模之间的耦合 ,在特定波长处只考虑数个奇次包层模耦合 ,简化了长周期光纤光栅的模式耦合 ,从而得到解析解 ,并由此得到相应的透射光谱。与其它模型结果相比较 ,其理论结果与实验结果吻合较好 ,计算量大为减少     

长周期光纤光栅的应用研究

长周期光纤光栅在通讯与传感领域有着广泛的应用,成为目前研究的热点之一。该文主要介绍了长周期光纤光栅在传感领域的最新研究进展。     

长周期光纤光栅用于EDFA的增益平坦展宽

基于EDFA的能级结构和粒子转换理论,分析了EDFA的各种参数和性能,并通过实验得到EDFA达到最佳效果时,抽运能量不易过大的结论。从理论和实验上研究了长周期光纤光栅用于掺铒光纤放大器自发发射谱增益平坦展宽的特性、自增益谱的荧光峰和可用带宽。实验上利用抽运能量的改变,可以控制吸收波长的峰值位置,得到长周期光纤光栅用于EDFA自发发射谱增益平坦展宽的结果。     

双信道解复用长周期光纤光栅的实验研究

长周期光纤光栅是近几年出现的一种波长选择滤波器件。利用其波长选择损耗特性,提出将之用于1310nm/1550nm波分复用系统的解复用。采用电弧熔融刻槽的方法,制备了长周期光纤光栅。并通过控制电弧放电过程和光栅的周期长短及周期数,得到了较为理想的谱特性。结果显示,其通道插入损耗能够小于0.5dB,20dB损耗阻带带宽可达15nm,信道隔离度估计约25dB。     

基于长周期光纤光栅的成品油中乙醇含量检测

提出采用长周期光纤光栅(LPFG)测量乙醇汽油与乙 醇柴油的研究。利用耦合模理论分析了LPFG的折射率敏感特性,得到LPFG谐振波 长漂移量与外界环境折射率的关系,并将其用于乙醇汽油 和乙醇柴油中乙醇含量的检测,得到乙醇汽油与乙醇柴油中乙醇含量与LPFG谐振波长漂移量 的 关系。实验结果表明,乙醇汽油中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为0. 047nm;而乙醇柴油溶 液中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为1.154nm。实验测量与 理论仿真的结果基本一致,验证了LPFG用于乙醇汽油和乙醇柴油检测的可行 性。     

基于保偏长周期光纤光栅的光纤环镜传感器

提出了一种基于保偏长周期光纤环形镜结构的光纤 传感器,可实现对湿度和温度两个参数的 同时测量。采用高频CO₂激光器在熊猫形保偏光纤(PMF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),然 后与3dB单模 光纤(SMF)耦合器连接组成光纤环形镜,并在保偏长周期光纤光栅(PM-LPFG)表面涂覆一 层湿敏材料聚乙烯醇(PVA)薄膜用于获得空气的相对湿度。PM-LPFG的谐振峰波长强度和波长同时 随湿度 与温度的变化而变化,实现对外界相对湿度与温度的同时测量,相对湿度和温度的灵敏度分 别为0.17nm/%RH和0.21nm/℃。     

基于长周期光纤光栅线性边缘滤波的地震波解调系统

设计一种针对地震波信号的解调系统,讨论了长周期光纤光栅（LPFG）制作时参数的控制方法,选用边缘特性良好的LPFG做线性边缘滤波器,在1 550.35~1 553.14 nm间具有0.998 96的线性拟合度,功率灵敏度达1.692 dBm/nm。在信号处理中,采用参考光路与滤波光路比较,消除本底信号的影响;利用Lab...     

Axial strain sensitivity analysis of long period fiber grating by new transfer matrix method

The axial strain sensitivity of long period fiber grating (LPFG) is analyzed by new transfer matrix method.The new transfer matrix method can be used to analyze the modes coupling between the core mode...