超结构光纤布拉格光栅的理论研究

利用傅里叶变换的方法 ,对超结构光纤光栅的谱特性进行了分析 ,将其结论与耦合模理论的结果进行了比较和研究 ,在反射率较低时两者得到了很多一致的结论。经推导发现 ,取样光纤光栅的反射峰间隔Δλ不只和光栅周期 p有关 ,而且与取样率T 关系密切。该结论在实验上得到了证实     

取样布喇格光纤光栅的谐振方程

利用傅里叶变换和耦合模理论得到了取样布拉格光纤光栅的谐振方程,确定了其多谐振峰的位置.这一方程与光栅的周期和取样周期有关,它们共同确定了各反射峰的中心波长,与取样时的占空比、光栅长度和耦合系数没有关系.将谐振方程确定的谐振峰位置和传输矩阵得到的结果进行了比较,二者是一致的.利用谐振方程可以方便地得到取样布拉格光纤光栅的反射峰间隔.本文的结论对研究、设计和制作取样布拉格光纤光栅具有参考意义.     

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。     

应用于全光网的取样布拉格光纤光栅数字波分复用器设计

未来全光网促进了新型光数字波分复用器interleaver的发展．基于取样光纤布拉格光栅的interleaver具有低插入损耗、多信道均匀反射峰和低色散等优点，特别适用于全光网的波长复用／解复用、插入／分离。为此提出了基于取样布拉格光纤光栅Interleaver的设计理论方法，合理设计其结构参数，并对其多波长滤波输出谱进行数值仿真，从而在〈50GHZ的DWDM窄带间隔实现均衡多波长滤波。这对光纤光栅在全光网的应用研究有一定的理论意义和工程应用参考价值。     

幅度取样光纤光栅拼接制作技术的分析与研究

提出了一种可用于制作高反射率纯幅度取样光纤光栅的拼接技术方案,并对拼接误差和拼接次数对取样光栅光谱特性的影响进行了详细的理论分析和研究。理论分析结果表明,采用拼接技术可以获得良好的多波长取样光纤光栅反射谱,拼接误差对取样光栅反射谱的影响主要取决于拼接次数。在拼接三次时,可接受的拼接误差仅为±0.1μm;但在只拼接一次的情况下,拼接误差达±5μm时仍可获得良好的多波长反射谱。     

光纤光栅声光调制特性分析

高频超声波在紫外写入的光纤布拉格光栅(FBG)上传播，产生的长周期超声光栅调制光纤光栅，形成光纤超声超结构光栅。利用模式耦合理论，分析了光纤超声超结构光栅的光谱特性，得出光纤超声超结构光栅的反射谱存在多个反射峰，其反射峰的波长间隔由超声波的频率决定。因此，可以通过改变超声波的频率，调节一阶反射谱的反射波长，从而实现宽调谐范围的快速波长可调滤波器。该滤波器与通常的声光可调滤波器相比，带宽更窄，调谐速度更快。     

级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性

基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统(CLBG)的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。     

取样光栅的特性仿真及其在光纤系统中的应用

基于耦合模理论,运用传输矩阵法对取样光栅的反射谱进行了数值计算,着重分析了光栅长度、占空比及光栅取样周期对取样光栅反射谱的影响规律,基于特性分析讨论了取样光栅在光纤系统中的应用,为以后具体应用提供了理论指导和参考.     

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。     

基于SPSS软件的取样光栅传感特性分析

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了取样光栅反射谱,取样光纤光栅在受到外界环境应变和温度影响时,其反射光谱的反射率和波长会发生变化。通过测量反射光谱的反射率变化和波长漂移,就能够实现用单根的取样光纤光栅同时测量应变和温度。通过仿真实验获得了取样光纤光栅的应变和温度传感数据。利用SPSS13.0统计学软件计算出了取样光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式,得到系数矩阵中A,B,C,D分别为-0.00033/ε,-0.00011/℃,-0.00055nm/ε,0.013nm/℃。应变测量范围为0~180     

Study on Refraction Index Sensors Using Fiber Grating F-P Cavity

In this paper, the reflective spectra of a refraction index sensor were analyzed based on fiber grating F-P cavity. The sensor was constituted by two identical fiber gratings. Compared with the refraction index sensor using one fiber grating, the fiber grating F-P cavity sensor has narrower resonant peak and it can be used for more accurate measurement. The resonant peaks in the reflective spectra of the sensor are changed with small changes of the refraction index of the measured chemical liquids or cell samples. So it has potential applications in biology and chemistry.     

基于弯曲压杆的光纤光栅可调谐线性啁啾化

提出利用镍钛合金压杆弯曲应变引入到光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)实现无中心波长漂移可调谐线性啁啾化方法并进行了实验验证。设计一种镍钛合金压杆结构,理论计算并有限元分析验证了应变分布情况。将光纤光栅粘贴在镍钛合金压杆上,弯曲压杆将线性拉伸与压缩应变引入到栅区,利用光谱仪记录反射谱。实验结果表明,当压杆移动距离达到12.5 mm时,反射谱带宽增大到1.57 nm,中心波长漂移量仅为0.11 nm。利用光纤光栅啁啾化理论,结合传输矩阵法和龙格库塔法实现啁啾光纤光栅光谱重构。实验结果与仿真结果吻合。该方法制作的啁啾光栅可以实现带宽可调谐且基本无中心波长漂移,在光纤传输和传感领域均具有一定的应用前景。     

啁啾超结构光纤布拉格光栅的一种新研究方法

从耦合波理论出发,利用传输矩阵分析了啁啾超结构光纤光栅,得到了其反射谱的解析式,数值计算结果表明：超结构光纤光栅的光栅总长度、折射率调制深度、占空比、取样周期和啁啾系数等参数都会影响反射谱的峰值和带宽。为超结构光纤光栅的设计提供了理论依据。     

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 ℃.     

光纤光栅外腔半导体激光器输出特性耦合效率的研究

本文采用射线追踪法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的连续输出谱P(λ)及输出功率的隐函表达式.在此基础上,结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P(λ)及P-I特性进行了研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,峰值与耦合效率有关;随着祸合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,并在上升过程中出现的抖动越来越小.