光纤布喇格光栅的压力增敏封装研究

将光纤布喇格光栅置于两种均匀混合的有机聚合物基底中，并对其进行压力敏感研究，由于聚合物基底的带动作用，在0～10MPa内，封装后的光纤布喇格光栅元件压力敏感系数为裸光纤光栅的60．1倍，在0～30MPa内，封装后的光纤布喇格光栅元件压力敏感系数为裸光纤光栅的38．4倍。     

光纤布喇格光栅应力双折射的研究

实验研究了侧向挤压作用下的光纤布喇格光栅(FBG)产生的应力双折射现象,提出了一种消除横向应力对温度交叉敏感的简单而又有效的方法,从理论和实验上进行了分析与验证.研究表明,对FBG施加侧向挤压产生的双折射导致普通光纤布喇格光栅存在两个满足布喇格条件的反射光谱,且双峰间距在100 ℃的温度范围内变化了0.055 nm,利用该双峰间距的变化可消除温度传感中横向应力对它的交叉敏感,实现对温敏系数的修正及温度的校正,实验中测得的原始温敏系数是0.013 8 nm/℃,对温敏系数修正了0.005 nm/℃,对变化的温度校正了4 ℃.     

应力增敏的光纤布拉格光栅压强传感器

提高光纤布拉格 (Bragg)光栅传感器响应灵敏度是提高光纤布拉格光栅传感系统检测精度的有效途径之一。基于弹性聚合物材料封装和金属波纹管封装对光纤布拉格光栅应力响应的增敏作用 ,提出了一种新颖的应力响应增敏的高灵敏度光纤布拉格光栅压强传感器模型。推导了该传感器的压强与布拉格波长相对偏移量之间的关系 ,给出了该传感器压强响应灵敏度系数的解析表达式。表明该传感器布拉格波长相对偏移量和压强之间具有良好的线性关系 ,同时也指出通过适当选择弹性体的弹性模量、波纹管弹性系数等特性参数 ,以及它们的尺寸 ,就可以方便地调整该传感器的压强响应灵敏度系数。该传感器压强响应灵敏度系数实验值高达 - 4 35× 10 -9Pa-1( -6 74nm/MPa) ,是裸光纤光栅压强响应灵敏度系数的 2 197倍 ,理论值为 - 4 6× 10 -9Pa-1,实验值与理论值吻合得很好     

光纤布喇格光栅中布喇格孤子传输的稳定性分析

布喇格孤子是光纤布喇格光栅的非线性效应和色散效应综合作用的结果,揭示了重要的物理现象,在基于光纤缓存器件中具有重要应用.从非线性耦合模方程出发给出了布喇格孤子的解析解,以它们作为初始条件,数值研究了布喇格孤子传输的稳定性,得到布喇格孤子传输的稳定传输区、多振荡模式区和散射区.数值模拟了布喇格孤子在多振荡模式区和散射区的传输变化.对于设计新型器件和开展实验工作提供了有益的指导.     

纵向应力法制作双波长布喇格光栅

介绍了一种用一个均匀相位模板制作双波长布喇格光栅的方法;对这种方法制作的双波长布喇格光栅进行了理论分析,用矩阵分析法,对其进行了数值模拟.采用了移动曝光技术,通过调节所加应力的大小、光栅长度及曝光次数可以控制两个布喇格波长的间隔和反射率;写制了一个双波长光栅,两个透射峰均为19.5 dB,两个布喇格波长的间隔为0.78 nm.     

温度及应力变化对光纤光栅布喇格波长的影响

着重讨论温度对光纤光栅的稳定性和反射谱的影响。分析了温度变化引起光纤光栅布喇格波长漂移的机理,为提高光纤光栅稳定性,对布喇格波长的温度漂移进行应变补偿。     

光纤布喇格光栅应变传感器

介绍了基于芯内布喇格光栅的光纤应变传感器，讨论了有关的技术及其特点。     

光纤布喇格光栅的低温特性

我们测量了光纤布喇格光栅在４．２￣３５０Ｋ温度范围内布喇格波长与温度的关系。室温时（２９３Ｋ）实测的波长与温度的关系对应折射率与波长的关系,为ｄｎ／ｄＴ＝９．１×１０＾－６／℃,这与熔凝氧化硅早期的测试结果一致,然而ｄｎ／ｄＴ值随温度的降低而减小,液态氮温度（７７Ｋ）时降为３．５×１０＾－６／℃,而液态氦温度（４．２Ｋ）时近似为零。埋置在复合材料中的光纤光栅布喇格波长的温度特性与非埋置光栅相同。     

光纤布喇格光栅在光纤通信中的应用

文章介绍了一种新型的光无源器件－芯内光纤布喇格光栅在光纤通信领域中的应用，分析了光纤布喇格光栅器件的性能以及存在的某些问题。     

光纤Bragg光栅温度和应变的灵敏度分析及应用探讨

本文从Ｂｒａｇｇ光栅方程出发,推导出了光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感器的温度和应变一阶和二阶灵敏度以及温度－应变交叉灵敏度的计算公式,结合实际数据进行了计算,估计了忽略二阶和交叉灵敏度可能带来的误差,并指出改变Ｂｒａｇｇ光栅的封装形式可以提高其温度灵敏度,用此方法同时测量温度和应变时,可以降低灵敏度矩阵的条件数,从而提高检测精度。     

V-I传输矩阵方法在布拉格光纤光栅分析中的运用

介绍了V-I传输矩阵方法用于布拉格光纤光栅的理论分析,该方法通过参量变换将相邻薄层间的界面矩阵退化为单位矩阵,从而大大提高了计算效率。从传输矩阵出发,数学上推导出耦合模方程,证明了该方法的正确性,有助于加深对V-I传输矩阵方法物理机制的理解。数值模拟分析发现V-I传输矩阵方法具有计算快速、简单明了的优点。最后还指出V-I传输矩阵方法仅适用于短周期光纤光栅,若要运用于长周期光纤光栅,需要进一步理论修正。     

多波长啁啾光纤光栅叠栅的数值分析和设计

为了研究多波长啁啾光纤光栅叠栅的反射和时延特性,提出多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论方法,得到波长间隔Δλ=1.6nm的4波长和8波长的啁啾叠栅的反射谱和时延特性的数值分析结果,并设计了波长间隔Δλ=0.4nm的8波长的啁啾叠栅,数值分析结果与实验结果非常一致.结果表明,多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论是可靠的,可用来分析其各种特性,此方法对多波长啁啾叠栅的设计和制作具有重要的参考价值.     

新颖的高灵敏度光纤Bragg光栅压强传感器

提出了一种新颖的基于线性膜片的光纤Bragg光栅(FBG)压强传感模型。给出了FBG反射波中心波长与压强的关系以及压强灵敏度系数的表达式。该传感器压强响应灵敏度系数的理论值为-9.50nm/MPa,实验值为-8.73nm/MPa,分别是裸FBG灵敏度系数的3166和2910倍。理论值和实验值基本吻合。该传感器有很好的线性度,并可以通过调节膜片的大小和材料的弹性模量及泊松比来调节传感器的压强响应灵敏度。     

温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响

设计建立了一套光纤光栅温度传感实验装置,研究了温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响。分别对升温和降温过程中光纤光栅反射波长进行了测试,得到了升温和降温过程每度反射波中心波长平均漂移量,分析讨论了波长漂移与温度的变化方向的关系和温度传感响应速度等问题。结果表明,光纤光栅温度传感器响应速度很高,反射波长漂移量与温度具有比较好的线性关系,且与温度的变化方向无关。     

光纤Bragg光栅应变传感研究

基于光纤Bragg光栅应变传感模型 ,利用泰勒级数展开法 ,将光纤Bragg光栅反射峰中心波长所满足的Bragg方程展开 ,得到了中心波长相对偏移量与应变增量之间的二次解析关系式 ,进而得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的解析表达式 ,计算了一阶、二阶应变灵敏度系数的理论值 ;并将光纤Bragg光栅粘贴在悬臂梁上进行拉伸和压缩 ,得到了与应变对应的光纤Bragg光栅中心波长偏移量 ,通过线性和二次多项式拟合 ,得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的实验值 ;各阶应变灵敏度系数的理论值与实验值吻合得到很好     

一种重构多信道布拉格光栅的混杂算法

由于光纤光敏性的限制,当信道数N变得很大时,采用幅度取样方式制作多信道光栅将变得非常困难.通过相位取样来制作多信道光栅被证明是一种能有效降低峰值折变量的方法.提出一种采用逆散射技术和优化策略的混杂算法有效地设计多信道光栅.由遗传算法进行优化,得到每一个信道相应的相位因子的最优值,改进了多信道光栅复杂的反射谱.再由Layer-peeling算法为依据引入了相位因子后的频谱响应重构光栅.通过对信道间相对相位的优化,制作这种多信道光栅所需的峰值折变量降低为单信道光栅的√N倍.经过数值仿真,得到8信道光栅的峰值折变量大约为单信道光栅的√8倍.     

Light intensity-referred and temperature-insensitive fiber Bragg grating dynamic pressure sensor

Temperature-insensitive fiber Bragg grating (FBG) dynamic pressure sensing based on reflection spectrum bandwidth modulation and differential optical power detection is proposed and experimentally demonstrated. A special double-hole cantilever beam is designed to induce linear strain-gradient distribution along the sensing FBG, resulting in FBG reflection spectrum symmetrical broadening and optical power increase.Based on the theory of optical waveguide and material mechanics, the causation of FBG spectrum broadening under the linear strain-gradient is analyzed, and the corresponding force-to-bandwidth broadening relation and force-to-optical power relation are formulized. FBG spectrum bandwidth and reflection optical power linearly change with applied pressure and both of them are insensitive to spatially uniform temperature variations.For a temperature range from -10℃ to 80℃, the measured pressure fluctuates less than 1.8% F.S.(120 kPa) without any temperature compensation. The system acquisition time is up to about 80 Hz for dynamic pressure measurement.     

光纤布拉格光栅温度补偿研究

提出了一种新颖结构的光纤光栅温度补偿器件,它由两种不同的热膨胀系数的材料组成。利用该器件实现了光纤光栅的温度补偿。在-18~50℃温度范围内光栅波长变化0.028nm,是未补偿光纤光栅的1/23倍。     

光纤光栅温度灵敏度系数研究

用实验方法得到了裸光栅的平均温度灵敏度系数～8.508×10-6/℃和每度波长漂移量Δλc～0.0132 nm/℃.进而对实验数据的分析计算发现:光纤光栅(FBG)的温度灵敏度系数并不是常数,而是随测量温度的增大而缓慢增大,反映了FBG的力学参数是随温度发生变化的.