光纤光栅色散补偿实验研究

给出１０３ｋｍ常规单模光纤色散补实验的结果，实验中所用啁啾（Ｃｈｉｒｐ）光纤光栅系由１０ｃｍ长的均匀光纤光栅线性啁啾化而得。     

带有对称啁啾光纤光栅的Sagnac环滤波器

通过在光纤Sagnac环中引入对称啁啾光纤光栅,对带有光纤光栅的Sagnac环梳状滤波器进行了改进,克服了原有滤波器工作带宽小、通带间隔不等的缺点.通过对光栅参量进行适当设计,在中等折射率调制度下,可使光栅同时具有高反射率和大反射带宽,结合Sagnac环可得到大带宽、等间隔梳状滤波器.     

System Stimulation for Dispersion Compensation with Nonideal Chirped Fiber Bragg Grating

Chirped fiber Bragg grating (CBG) has been used to compensate the dispersion in the optical fiber communication system. We substitute dispersion compensation fiber (DCF) with CBG in the 10Gbit/s disperion-managed system over 1100km. In order to get system performance in the nonideal situation, the parameters of CBG are varied from the designed optimum in some extent. Post-, pre- and dual-compensation methods are compared.     

光纤光栅时延波动对传输系统性能的影响

对啁啾光栅的时延波动进行了详细的分析，建立了时延波动的简易模型和光栅的滤波函数。大量实验和计算表明，光纤光栅的时延纹波周期在0．01～0．1nm之间，并且在光纤光栅的阻带内，时延纹波周期随波长增大而逐渐增大。利用薛定谔方程对时延波动对系统的影响进行了仿真，得出了时延波动对系统的影响不仅与波动大小有关，而且还与时延波动周期有关，并用实验进行了验证。     

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。     

基于相位采样光栅的双波长光纤激光器

提出一种基于相位采样的分布反馈式双波长光纤激光器,在不同的空间化置同时引入相位和采样周期的突变.通过理论分析,这种结构能够实现谐振腔的分离,使不同波长的光波利用不同空间位置的增益介质,克服增益介质均匀加宽引起的模式竞争,实现双波长激射.采用准分子激光器和均匀相位模板,在掺铒光纤上制作波长差为0.46 nm的舣波长光纤激光器,能够实现舣波长激射.通过实验,对激光器输出功率和光栅强度的关系进行研究,表明输出功率和光栅强度成反比.     

提高基于F-P腔的光纤光栅解调精度的研究

提出了使用DSP对F-P腔滤波后的FBG反射谱进行信号处理的解调方案,DSP处理器不断地对测量支路和参考支路的信号进行采集、比较,从而解算出待测量的变化值。从光学原理上探讨了F-P腔用波长表示的干涉滤波函数,对光电探测器测得的信号进行反卷积模拟运算,得到了当光电探测器接收的光强度分布不是中心对称时,分别提高了0．0399nm和0．057nm的FBG反射谱,提高了光纤光栅传感器的解调精度。     

基于激光拍频实现啁啾光纤光栅色散的测量

以啁啾光纤光栅为例,研究了激光拍频的产生机制,并建立对啁啾光纤光栅色散的测量模型.详细阐述了系统结构和测量原理,并对测量结果和理论值进行了分析与比较,结果一致性较好.在频谱分析仪分辨率为2.5kHz的情况下,色散测量准确度可以达到0.1ps,啁啾光纤光栅色散的实际测量也证实了该系统的可行性,系统相对简单,测量准确度高,可为色散测量提供参考.     

基于闪耀光纤光栅的折射率传感技术实验研究

提出了一种基于闪耀光纤光栅传感技术的折射率测量新方法,即采用SLED作为光源,通过检测闪耀光纤光栅透射谱强度实现折射率的测量.实验证明,当环境折射率在1.372 3~1.453 2之间变化时,闪耀光纤光栅透射功率从0.611~0.472 mW线性下降,其灵敏度达到1.718 μW/（0.001折射率变化）.该检测方法具有结构简单、无需波长检测、灵敏度高、易于工程化等优点.     

Multiwavelength Linear-Cavity Fiber Laser Source Using a Sagnac Interferemetric Filter and a Strain-Induced Chirped Fiber Grating

A novel multiwavelength linear-cavity fiber laser source using a strain-induced chirped fiber Bragg grating, a Sagnac interferemetric filter, and Erbium-Ytterbium codoped fibers is proposed and demonstrated for the first time. The Sagnac interferemetric filter, which acts as a full-reflecting mirror, consists of a polarization-maintaining directional coupler and two pieces of polarization-maintaining fibers. The strain-induced chirped FBG, which acts as a partial-reflecting mirror, is achieved by bending a uniform FBG bonded at a slant onto the lateral surface of a simply supported beam. By tuning the strain-induced chirped FBG, desirable lasing wavelength and number can be easily achieved.     

普通单模光纤传输系统的光纤光栅色散补偿研究

通过系统分析光纤光栅的耦合模理论 ,探索、优化光纤光栅的制作过程 ,研制了满足ITU T建议波长的优质光纤光栅。用双透镜和扫描移动平台结合相位掩膜板研制的光纤光栅分别成功实现了 4× 10Gb/s 4 0 0km和4× 10Gb/s 80 0km普通单模光纤传输系统的色散补偿 ,功率代价均小于 2dB ,且最佳功率代价为负值。同时对4× 10Gb/s 80 0km普通单模光纤传输系统的偏振模色散实施长时间的监测 ,系统偏振模色散小于 10 ps,提出了发展 10Gb/s的光通信系统更符合目前我国国情的见解。     

基于高双折射光纤布拉格光栅的自动增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益,提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构:即采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和1549.83 nm,波长间隔为0.53 nm。通过调整偏振控制器,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530~1570 nm),当输入功率在-40~-15 dBm的动态范围内,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为22.22 dB和8.69 dB,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB和1.51 dB。系统性能测试表明:双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。     

带宽可调的斜边光纤光栅滤波器的设计与制作

基于遗传算法设计了斜边三角形光纤光栅(EFBG)的折射率调制函数;提出了光纤外径沿轴向变化、在拉应力下可获得可调谐的斜边三角形光纤光栅;计算分析了该器件多个物理参量对反射光谱的影响。在实验中,采用紫外激光扫描辐照方法,制备了短波边斜边带宽为0．7nm、反射率为96％的斜边三角形光纤光栅;采用程序控制氢氟酸腐蚀方法获得外径从原始62．5μm减小到45μm、在85mm长度内按设计要求变化的光纤光栅。对该光纤光栅施加从。到1．715N变化的拉力时,其反射光谱短波边的斜边带宽从0．7nm增加到2．3nm,实现了一种带宽大范围可调的斜边光纤光栅。     

基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器

正交四相序列编码相比于二相序列具有更大的码字容量和更好的互相关特性,因此更适用于光码分多址(OCDMA)无源光接入网.提出并实现了一种基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器.该编/解码器采用A族四相序列作为地址码,在制作的过程中仅需一个均匀相位掩模板即可实现编码功能,并且在性能上与传统工艺制作的编码器相当.为了与不同波长信道相匹配,提出了变信道编码技术,仿真结果表明采用该技术的编码器具有更高频谱效率,因此得到更好的编/解码性能.对一个码长63,长度4.1 cm的正交四相编/解码器进行了信息速率为2.5 Gb/s.码片速率为156 Gchip/s的编/解码实验,取得了较好的编/解码效果.     

Simultaneous Measurement of Temperature and Refractive Index of Liquid Using Cladding-Etched Double-Core Fiber Bragg Grating

Abstract

This study proposed and demonstrated a fiber Bragg grating sensor for simultaneous detection of the temperature and refractive index of a liquid. The fiber Bragg grating is composed of three index layers: an inner core, an outer core, and a cladding. The cladding was etched for evanescent wave coupling between the outer core mode and an external liquid. The Bragg wavelength of the inner core mode is used for obtaining temperature data, while the refractive index for the liquid was determined by using the difference between the Bragg wavelength of the inner core mode and that of outer core mode.     

基于光纤环形激光器和光放大的100 km光纤布拉格光栅传感系统

在基于掺铒光纤-拉曼混合放大的可调光纤环形激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统结构基础上,提出了延长传感距离的新方法。该方法以环形掺铒光纤激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声的双向放大,系统中间的两段掺铒光纤再利用剩余的抽运功率产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能够在超长的传感距离上获得很高的信噪比。实验表明使用一只40 mW的掺铒光纤放大(EDFA)抽运源、一只170 mW的拉曼抽运源和一只2 W的拉曼抽运源,可以使整个系统的传感距离达到100km,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过57 dB的优良信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。     

带宽调制型单光纤光栅温变无补偿位移传感

报道了利用反射谱带宽调制和光强差分探测技术实现单一光纤光栅温变无补偿位移精确测量的新方法。设计了一种结构新颖的曲臂梁位移传感装置,结合光波导理论与材料力学原理分析了光纤光栅在高斯应变作用下光栅反射谱侧向梯度展宽的成因,理论推导了特殊结构梁在外力作用下光栅反射谱带宽/反射光强与压力之间的响应关系。光栅反射谱侧向梯度展宽的同时反射光强线性增加,利用光强差分检测方法消除光源出光抖动的影响,提高了位移测量精度。基于带宽调制的光纤光栅位移传感方法免受温度变化的影响,在-10℃~80℃的温度变化范围内,测量误差小于1.2%,实现了单光纤光栅温变无补偿位移测量。     

基于光纤光栅和光纤环形镜的波长选择开关

提出并实验研究了采用压电陶瓷调制的光纤环形镜与光纤光栅结合的新型波长选择性光纤开关,获得了开关动态范围大于16dB、波长选择端口插入损耗小于0.5dB的实验结果.研究表明光纤环形镜干涉臂长的平衡是器件的关键.     

基于法布里-珀罗标准具和多光栅校准的光纤布喇格光栅波长解调系统

为了消除由法布里-珀罗标准具的干涉峰偏移引起的光纤布喇格光栅波长解调误差,采用多参考光栅进行法布里-珀罗标准具波长校准,搭建了相应的光纤布喇格光栅解调平台.将待解调光栅、法布里-珀罗标准具和多个参考光栅分别接入采样通道,用多个参考光栅对法布里-珀罗标准具进行波长校准,得到准确度较高的标准具干涉峰波长,再以此波长计算待测光栅波长,降低了校准误差.实验结果表明,利用该方法搭建的光纤布喇格光栅解调系统校准的重复性误差小于1.6pm,波长解调误差低于1.8pm.     

不同包层直径的倾斜光纤光栅折射率传感特性

倾斜光纤光栅的透射谱中有纤芯模和大量的包层模,它们具有与布拉格光栅相同的温度特性.利用HF酸腐蚀的方法得到具有不同包层直径的倾斜光纤光栅,研究了其对外界折射率的传感特性.结果表明,外界环境折射率在1.333～1.4532之间变化时,同一直径倾斜光纤光栅的高阶包层模的敏感性要比低阶包层模强;随着包层直径的减小,包层模的敏感性增强,且在折射率比较高的环境中有更高的敏感性.因此,利用倾斜光纤光栅的温度特性不仅可以解决温度交叉敏感问题,而且通过小同的腐蚀程度能定制所需要的灵敏度,以实现对环境折射率的高灵敏度测量.该办法可应用于对生物和化学等高灵敏度传感领域的各种溶液进行实时监控.