布喇格光纤光栅反射特性及制作的理论研究

在对光纤光栅折射率分布进行合理假设的基础上,运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射特性,对其反射特性与相关参数的关系进行了分析,并且还推导出了用相位掩模法制造光纤光栅的理论根据,得到了一些有益于光纤光栅制造的结论和有用公式。     

光致相位光纤光栅反射特性的理论研究

本文在对光纤光栅的折射率分布进行合理假设的情况下，运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射特性，并对单模光纤光栅的反射特性与其相关参数的关系进行了分析。得到了一些有益于光纤光栅制作的结论。     

均匀非均匀光纤光栅反射谱透射谱特性研究

文中阐述了光纤光栅的分类以及它们的特点和应用,根据光的耦合模理论应用MATLAB仿真均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率特性和非均匀啁啾光纤光栅反射率透射率特性,研究得到均匀周期布喇格光纤光栅和非均匀啁啾光纤光栅的反射率、透射率与光栅长度L成正比,L＝10mm时反射率和透射率接近100％,对比得到均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率,啁啾光纤光栅具有较宽的反射谱透射谱。研究结论为均匀非均匀光纤光栅器件制作提供理论依据。     

光纤光栅金属化工艺及特性研究

以石英光纤光栅为基体材料,采用化学镀镍和电镀铜相结合的工艺制备金属化光纤光栅。采用胶体钯活化法进行光纤光栅的活化处理,通过研究预处理粗化时间、活化时间与活化温度关键参数等对镍磷合金镀层结合强度和连续性等性能的影响,确定了最佳工艺条件:室温下粗化时间2~10 min,活化温度30~40℃,活化时间20 min,在石英光纤表面得到了连续、致密、均匀、光亮和附着力强的镍镀底层。采用电镀法在镀镍光纤光栅上继续镀铜,得到了具有高附着力、低电阻和良好焊接性能的金属化光纤光栅。对镀铜光纤进行温度性能测试,发现镀铜处理后的光纤光栅温度灵敏系数是普通光纤光栅的1.7倍。     

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.     

预拉伸光纤光栅应变传感器传感性能研究

为了提高光纤光栅测量应变的测量范围与测量精度,该文对基片式光纤光栅传感器应变传递理论及其有限元分析应力分布进行了阐述,并对光纤光栅应变传感器的制作工艺进行了探索。封装工艺与普通基片式光纤光栅传感器的不同是在制作时加载确定的预紧力,用等强度梁对预应力基片式光纤光栅传感器进行测试并标定,得到传感器灵敏度为0.88pm/με,线性度为0.996,传递效率为74%。并在MTS拉伸试验机上进行预紧力基片式光纤光栅传感器、裸光纤光栅传感器与电阻应变计压缩对比实验研究,实验表明,预拉伸制作工艺提高了光纤光栅测量压缩应变的线性度与测量范围。     

均匀光纤光栅Chirp化及其用于色散补偿实验研究

对均匀光纤光栅进行了线性啁啾（Chirp）化处理,并将由此得到的Chirp光纤光栅用于常规的单模光纤通信系统进行色散补偿,给出了均匀光纤光栅Chirp化原理和实验结果及Chirp光纤光栅色散补偿原理和实验结果。     

光纤光栅Sagnac环特性及包络带通滤波器的研究

对光纤光栅Sagnac环的传输光谱进行了理论分析和实验验证 ,在此基础上提出并实现了基于非对称光纤光栅Sagnac环的包络带通结构 ,该结构可以将光栅的带阻特性转换成带通特性 ,可在光纤光栅传感领域得到应用。     

光纤布喇格光栅温度传感特性的研究

对光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了理论分析,并进行了试验验证,得到了利用通信光纤写入光纤光栅的温度传感灵敏度系数。为了提高光纤光栅的温度敏感特性,研究了管式环氧树脂封装光纤光栅的温度传感特性。研究结果表明：光纤光栅对温度非常敏感,具有很好的线性度;经过管式环氧树脂封装的光纤光栅明显地提高了温度敏感特性;用光纤光栅可以方便制作分布式温度传感器。     

窄带FBG滤波器切趾函数的研究

利用耦合模理论分别对五种切趾函数所描述的窄带光纤光栅滤波器的滤光特性进行了数值计算,通过比较得到一些有意义的结论,为设计和制作窄带光纤光栅滤波器提供了参考和理论依据.     

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.     

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。     

超结构布喇格光栅滤波器的研究

用傅立叶方法和耦合模理论分别对取样光纤光栅进行了分析,并采用数值模拟的方法分析了占空比T对取样光纤光栅光谱特性的影响。研究表明,反射率较低时,取样光栅的反射峰间隔及数目基本上由取样周期P决定。但当T>0.1时,反射峰间隔变得与T有关。该结构对一般文献中得到的反射峰间隔表达式提出了置疑。在文中理论的指导下,提出了一种经济有效的光纤光栅梳状滤波器的制作方法。     

光纤布拉格光栅和长周期光栅传感器对油气井下应力和温度的同时测量

本文报导了用光纤布拉格光栅和长周期光栅结合的传感器系统对油气井下应力和测试实现同时在线检测。实验中用一宽带半导体激光器驱动一损耗中心波长为λＬＰ＝１５５０ｎｍ的长周期光栅和两个反射中心波长分别为λＢ１＝１５４０ｎｍ和λＢ３＝１５６０ｎｍ的光纤布拉格光栅。信息处理部分采用光纤平面法－珀滤波器进行波长扫描测量。     

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 ℃.     

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     

具有倾角的光纤光栅反射特性的研究

对具有倾角的光纤光栅的反射特性进行了研究,得到了耦合系数随倾角变化的关系式。随着倾角的增大,耦合系数会减小,反射谱的中心波长会向长波长方向移动,而反射谱的形状不会发生改变。     

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。     

LD泵浦不同腔结构高效运转掺铥光纤激光器

研究了掺铥光纤激光器的不同谐振腔结构方式。使用LD泵浦,分别采用双色镜和端面反射、高反光纤光栅和端面反射以及双色镜和低反光纤光栅构成激光器谐振腔,均获得了超过Stokes极限的斜效率。其中双色镜和端面反射腔结构下获得了最高斜效率56.9%,对应的量子效率为142%。三种腔结构下,激光光谱线宽由激光器系统所采用的反射腔的光谱特性所决定。在双色镜和端面反射腔结构下,激光器在双色镜的高反带宽内随机起振,光谱较宽;在使用光纤布拉格光栅作为激光器谐振腔的高反射腔镜和低反射腔镜的情况下,激光器都获得了2 m处的窄线宽输出,线宽受限于所使用的光纤光栅的反射带宽。