线性啁啾布拉格光栅的切趾强度优化分析

介绍了布拉格色散补偿光纤光栅切趾强度参数的优化过程.以双曲正切函数为例,证明适当选择切趾强度参数,可以获得最小色散背离、最大的反射带宽和最小的群时延影响.考虑到光纤越短群时延振幅越小,而光纤越长带宽越大,进而分析了光纤链接长度的影响,结果表明当光纤长度约等于80 km时,可以平衡上述两方面的要求,即获得较小的群时延影响和所需的带宽.     

切趾函数光纤布拉格光栅的光谱特性研究

均匀光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)的反射谱存在旁瓣干扰,对波长解调过程会产生一定干扰,从而对传感测量结果造成一定误差。在FBG中引入切趾函数能够解决这一问题,有效抑制旁瓣。通过对切趾函数FBG耦合模理论的分析,获得了光栅参数变化对切趾FBG反射谱的作用情况。仿真实验结果表明,加入切趾函数会对FBG反射谱的旁瓣数量及大小起到明显抑制作用,反射率、中心波长、半高宽度及检测精度等反射谱特性的变化情况会受到光栅参数的影响。     

光纤光栅最佳切趾函数的研究

采用耦合模理论，给出了用传输矩阵法计算光纤Bragg光栅（FBG）特性的方法，进而得到了在不同切趾函数形式下的FBG反射谱的数值解。通过理论分析，给出了最佳切趾函数反射谱和群时延特性曲线。     

线性啁啾光栅的分段变迹优化和基于自适应遗传算法的光栅重构

针对线性啁啾光栅存在的反射谱顶部有震荡、中心 谱两侧出现旁瓣、群时延线性度差和色散曲线不 够平稳等问题,在特性分析的基础上,提出分段变迹优化方法,探寻了有效的变迹函数和最 佳分段比例。 对光栅的时延和反射谱特性进行综合表征,从综合指标出发进行光栅重构,提出一种基于自 适应遗传算法(IGA)的重构方法,并在算子和算法方面进行深入探索。结果表明,分段变迹后群时延线 性区域增大, 色散曲线更平稳,同时有效降低了变迹造成的带宽压缩程度。此重构方法十分有效,重构后 的光栅长度、 调制深度和啁啾系数误差分别为0.04%、0.532 %和0.31%。重构的反射谱、时延曲线均与实际结果基本吻合。还可以 根据不同实际应用的要求进行重构,因此实用性更好。     

Sinc切趾反射体布拉格光栅衍射特性分析

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态,采用传输矩阵法,分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明,入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定,当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时,不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大,随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数,利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。     

浸入式光栅谱线特性

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题, 而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点, 以短波红外(1.5~2.5 μm)为例, 分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明, 浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异, “梯形”谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段, “梯形”谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5 μm)配准Littrow条件时, 谱线向短波端倾斜, 以短波(1.5 μm)配准时向长波端倾斜, 且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小, “梯形”谱线倾斜较小, 更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变, 同级中, 波长增大分辨率增大;各级间, 级数减小分辨率减小.同时, 由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波), 因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

浸入式光栅谱线特性（英文）

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题,而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点,以短波红外(1.5~2.5μm)为例,分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明,浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异,"梯形"谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段,"梯形"谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5μm)配准Littrow条件时,谱线向短波端倾斜,以短波(1.5μm)配准时向长波端倾斜,且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小,"梯形"谱线倾斜较小,更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变,同级中,波长增大分辨率增大;各级间,级数减小分辨率减小.同时,由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波),因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

基于非切趾短FBG光栅的小信号测量方法

为解决基于图像传感器的FBG解调系统精细测量的问题,提出了使用非切趾FBG测量弱信号的方法。设计出了非切趾FBG反射谱近似模型,采用对数放大的方法提高非切趾FBG的旁瓣,在较宽的光栅频谱范围内,进行光谱相关解调并给出解调算法。基于蒙特卡洛方法对非切趾光栅测量仿真,并搭建实验系统对非切趾FBG、宽带高斯光栅进行对比测量实验。研究结果表明,基于非切趾FBG的弱信号测量方法可有效提高波长测量精度,通过相关解调,可使测量精度达到宽带光栅的2倍。     

光纤光栅特性分析

本文介绍了由传输矩阵计算光纤光栅特性的方法,并应用该方法分析了不同切趾形式的Bragg光纤光栅反射谱,变周期光纤光栅的反射谱和色散特性,相移光栅以及取样光栅的反射谱。得出了光栅参量对其特性的影响规律,并用实验验证了切趾光栅、取样光栅的理论分析。     

切趾超短FBG中心波长解调实验研究

为提高光纤光栅传感器的测量范围和可靠性,本文采用单缝衍射方法实现了栅区长度小于1.5 mm,3 dB带宽大于1 nm,反射谱边缘有效线性区大于0.6 nm的切趾超短光纤光栅。并用其作为传感单元,提出了一种利用超短光纤光栅线性区域的中心波长解调方法。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到2.4 nm。实验结果表明,光功率与中心波长之间的线性度达到0.992。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性.该方法具有结构简单、功耗小,测量空间分辨率高等潜在优势。