长周期莫尔光栅的实验研究

相移长周期光栅和变迹长周期光栅作为两种特殊的长周期光纤光栅,由于其特殊的光谱特性,受到了人们的关注。结合长周期莫尔光栅理论,利用紫外逐点写入和两次曝光法,通过灵活地控制两次曝光的周期、起始位置、曝光量等制作参数,在高掺锗载氢光纤上写入了多种长周期莫尔光栅,实现了长周期光纤光栅的相移效应和变迹效应。结果表明,莫尔技术可以被很好地应用于相移长周期光栅和变迹长周期光栅等特殊光栅的制作。     

线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的理论研究

以经典耦合模理论为基础,结合线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的结构特性,给出了线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的耦合系数和耦合模方程,并用龙格库塔迭代法数值求解耦合模方程,对该类型光栅的光谱特性和时延特性进行了理论分析。分析结果表明,线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的相移特性和切趾特性,使得该类型光栅在波分复用全光网中有着很好的应用前景,如可用作宽阻带带阻滤波器、宽阻带梳状滤波器、色散补偿器等。     

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。     

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。     

一种新型的光纤光栅制作方法

本文提出了一种新的光纤光栅制作方法－莫尔条纹振幅模板写入法。这种方法是采用莫尔条纹构成模板实现对写入光强的振幅调制,在硫化物光纤中写入周期为365nm的长周期光栅。这一方法可大大简化模板的制作工艺和降低成本,是一种使用方便、性能价格比优的方法。     

三包层级联长周期光栅的传输谱特性

运用传输矩阵法对三包层级联长周期光纤光栅(LPFG)的传输谱特性进行分析,讨论了级联处光纤的长度、位置以及薄膜参数等对级联光栅传输谱的影响,并对级联长周期光栅和相移长周期光栅的传输谱进行了比较.结果表明两者传输谱在级联光纤长度较小或级联位置靠近光栅两端时具有较强的一致性;而在级联处光纤较长并且级联位置在中间时,两者表现出截然不同的特性,这一点和两包层级联光栅一致.另外,薄膜参数可以更灵活地调节传输谱衰减峰位置和峰值损耗的大小.     

长周期光纤光栅光谱响应与结构参数关系的研究

本文应用耦合模理论分析了长周期光栅的光谱特性。运用传输矩阵法模拟计算并分析了光栅结构,如折射率分布包格、平均折射率变化和啁啾系数的改变对长周期光栅光谱特性的影响,得到光谱响应规律,提供了长周期光纤光栅光谱特性设计的理论分析。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

长周期光纤光栅温度传感性能分析

长周期光纤光栅的谐振波长与温度的变化基本呈线性关系,线性拟合的标准差可以表示长周期光纤光栅损耗峰对应波长的波动性。提出了一种初步衡量长周期光纤光栅的温度传感性能优劣的方法,即用长周期光纤光栅温度灵敏度与拟合标准差的比值P的大小来判断长周期光纤光栅的温度传感性能优劣。大量的实验数据证明,长周期光纤光栅温度传感特性的优劣与参数P的大小是一致的,即P值越大则长周期光纤光栅的温度传感特性越好,P值越小则长周期光纤光栅的温度传感特性越差。     

LPFG折射率模式响应及其在传感建模中的应用

基于光纤光栅的模式耦合理论,采用严格的数学模型,给出了三层介质长周期光纤光栅(LPFG)的纤芯模和包层模的本征方程,分析了长周期光纤光栅中的纤芯模式和包层模式的有效折射率随外界环境折射率变化的情形,以及外界环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振波长的影响.通过在长周期光纤光栅外涂覆折射率对外界环境变化敏感响应的特定薄膜可以显著提高其传感测量的灵敏度.研究结果可为长周期光纤光栅传感器结构参数的优化设计和实际应用提供理论支持.     

Ronchi光栅误差的数值仿真

为了解决光栅制造误差影响莫尔计量精度的问题,运用傅里叶光学理论和坐标变换方法给出了完整的莫尔条纹透光函数表达式,并用线性系统叠加理论对光栅误差函数进行模拟,再用得到的莫尔条纹模型对光栅误差进行仿真,获得了短周期误差和长周期误差的莫尔条纹波形,最后对误差仿真结果进行了分析和验证.结果表明,光栅短周期误差造成莫尔条纹信号波形出现高次谐波干扰,但数字滤波能有效消除其对计量精度的影响,而光栅长周期误差会严重影响光栅检测系统输出精度.     

Axial rotation dependence of resonances in curvedCO2-laser-induced long-period fibre gratings

The magnitude and wavelength of transmission resonances in curved CO₂-laser-induced long-period fibre gratings (LPFGs) are shown to exhibit a strong dependence on the axial rotational orientation of the LPFGs     

A pitch-variation moiré fringes method of temporal phase unwrapping profilometry

A method of pitch-variation moiré fringes is proposed to realize the temporal phase unwrapping for three-dimensional pattern by rotating two gratings. Furthermore a five-point fitting method is used to automatically compute the central duced to process the three-dimensional reconstruction. The theoretical analysis and experimental results show the validity of the proposed method.     

一种数字光栅无掩模光刻对准方法

针对数字微反射镜装置(DMD)无掩模光刻系统,提出并研究了一种数字光栅无掩模光刻对准方法,将硅片的微位移放大显示在数字光栅与硅片物理光栅叠加产生的叠栅条纹中。建立了基于DMD的数字光栅无掩模光刻对准模型,设计了对准标记以及具体的实现方案,并对模型进行了数值仿真和初步的实验验证。结果表明,采用频率可变、图像干净、具有良好周期性结构的数字光栅代替传统的真实掩模光栅,真正实现了零掩模成本;并且采用变频率数字光栅可以扩大测量范围,减小位移测量误差。最终可以实现深亚微米的对准精度,满足目前无掩模光刻对准精度的要求。     

基于衍射光栅的超精密定位技术研究

分析了一种百纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统, 建立了衍射叠栅(莫阿)信号与对应位移的数学模型, 并通过计算机仿真对叠栅信号的位移特性进行了研究。在此基础上设计了一套基于双级衍射光栅的精密定位装置, 利用两组衍射光栅, 取其透射零次激光叠栅信号的差信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及精密自动定位。系统采用的差动光栅技术, 极大地提高了位置检测信号的灵敏度及定位精度。通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位, 可在高精度定位的同时, 缩短定位时间, 实现高速高精度定位。实验结果表明, 基于衍射光栅的精密定位装置可获得±0.5 μm的定位精度, 对精密加工工程领域具有重要的实用价值。     

Ultra-High Temperature Gratings

Regenerated gratings seeded by type-I gratings are shown to withstand temperatures beyond 1000 ℃. The method of regeneration offers a new approach to increasing temperature resistance of stable fibre Bragg and other gratings. These ultra-high temperature （UHT） gratings extend the applicability of silicate based components to high temperature applications such as monitoring of smelters and vehicle and aircraft engines to high power fibre lasers.     

无钥匙位相型莫尔图像编码技术

根据光的衍射原理和莫尔图像编码原理 ,实现了无钥匙位相型莫尔图像编码技术。用该技术制作的位相板在一些特定的方向上再现出被编码的图像 ,在另一些方向上再现出信息板和钥匙板的图像 ,它们在空间上是按一定的顺序排列的。这一特性用其他技术难以模仿。该技术可应用于防伪领域 ,使产品的防伪力度大大提高。     

投影型莫尔法的成像理论研究

研究了基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术的光学成像原理。以余弦光栅作为投影光栅和参考光栅,对投影型莫尔法从物理光学的角度进行了理论分析。采用菲涅耳衍射公式和傅里叶变换得出了输出面上的光场的理想计算公式。在计算机上采用描点法模拟出变形光栅的光强分布,该光强分布为余弦函数,与实验图片的结果一致,还得出了最终变形光栅像的光强分布。与从几何光学的角度分析结果相比,物理意义更明确。利用上述结果推导出了莫尔条纹的光强分布函数,同时也推出了高度和相位的关系。该结果为基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术提供了理论基础。     

镀有LB膜的长周期光纤光栅的谐振波长研究

从理论上分析了长周期光纤光栅谐振波长随外界环境折射率变化而变化的光谱特性,此分析结果可以较好地解释镀有LB膜(Langmuir-Blodgett thin-film)的长周期光纤光栅的谐振波长与膜厚之间的关系。