基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构

提出了一种基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构方法。该方法通过传输矩阵法得到优化目标函数,并将待优化的光纤光栅参数以粒子表示,再让粒子在解空间模拟量子行为进行搜索。以均匀布拉格光栅和线性啁啾光纤光栅为例,分别采用遗传算法(GA)、经典粒子群优化(PSO)算法以及量子粒子群优化(QPSO)算法对其进行参数重构。与传统粒子群算法及遗传算法相比,该方法借鉴了量子行为,具有更好的收敛性能和稳态性能。数值结果表明,种群规模为40时,针对均匀和非均匀光栅分别进化100代和200代得到的重构参数误差均小于0.5%。     

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。     

光纤光栅级联时延特性的研究

理论分析了啁啾光栅级联应用于波分复用(WDM)系统中的时延特性，时延纹波随光栅级联个数的增多而增大，随级联光栅的相邻光栅波长间隔增大而减少。分析采用8阶高斯适当切趾可以减少光栅间相互影响。对理论分析进行了实验验证。     

级联光纤布拉格光栅光谱特性

实验研究了级联光纤Bragg光栅的光谱特性。以耦合模理论为基础,用传输矩阵法对级联和并联光纤Bragg光栅光谱特性进行了相应的数值模拟,理论模拟与实验测得的结果基本吻合。     

光纤光栅谱特性的数值模拟

对光栅特性进行数值模拟是掌握光栅特性变化的最好方法。文中直接给出了对光栅进行数值模拟所采用的解析解和传输矩阵解的形式 ,通过这些解可以绘制出光栅在不同参数下的反射谱特性和时延特性曲线。文中并给出了一个使用传输矩阵计算啁啾光栅谱和时延的完整 Matlab代码。     

传输时延对光纤光栅解调精度的影响研究

文章针对基于可调谐Fabry-Peort(F-P)滤波法的光纤光栅温度传感系统,从理论上分析了由光缆长度引起的传输时延对波长解调精度的影响.通过数值模拟得出以下结论:解调系统的扫描频率为4 Hz时,对于一定长度的光缆,传输时延引起的波长测量值误差为7.911 pm/km,相应的温度误差约为0.8 ℃/km,且随着扫描频率的增高,温度误差成倍增大.     

一种计算光纤布拉格光栅谱特性的新方法

使用微波网络模型对光在光栅中的传播过程进行建模,给出了在光栅微波网络模型中的光场传输矩阵,并阐明了这种传输矩阵与传统分段光栅模型中的传输矩阵的关系;结合改进的有效折射率分析方法,提出了一种计算光纤光栅谱特性的新方法.该方法对应的MT矩阵很简洁且数值模拟的精度很高.     

取样啁啾光纤光栅传输特性的研究

运用传输矩阵理论，对一种新型色散补偿光纤光栅——取样啁啾光纤光栅的传输特性进行了模拟研究。研究了光栅反射谱特性随光栅参数的变化规律。作为应用实例，本文给出了适合于对10Gb／s WDM系统进行色散补偿的8通道取样啁啾光栅的相关参数。     

光纤光栅谱特性的数值模拟

对光栅特性进行数值模拟是掌握光栅特性变化的最好方法，文中直接给出了对光栅进行数值模拟所采用的解析解和传输矩阵解的形式，通过这些解可以绘制出光栅在不同参数下的反射谱特性和时延特性曲线，文中并给出了一个使用传输矩阵计算啁啾光栅谱和时延的完整Matlab代码。     

相移光纤光栅的反射谱特性分析

应用传输矩阵法对相移光纤光栅(FBG)的反射光谱特性作了详细的理论分析,给出了相应的数学模型,并进行了验证.结果表明,相移的引入导致光纤光栅反射谱产生分裂,分裂点波长与相移大小呈线性正比关系并具有用期性;分裂点反射率与相移位置、光栅中心波长之间具有一定的对称性,且符合双曲正切关系.     

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.     

啁啾相移光纤光栅的反射谱特性

相移光纤光栅作为透射型滤波器件降低了使用成本,在光通信和传感领域有着较高的应用价值.将传输矩阵法与谐振理论相结合,详细分析了相移量、相移点位置对啁啾相移光栅反射谱特性的影响,数值模拟和实验结果表明,啁啾相移光栅与均匀相移光栅不同,当位于啁啾光栅中点的相移调制量偏离π/2时,透射峰在偏离光栅反射谱中心的同时深度逐渐减小;当相移点在光栅上的位置发生变化时,透射峰位置也随之改变,但深度基本保持不变.利用啁啾光栅的这种特性,可形成具有多个透射峰的多点相移光栅.     

低双折射均匀光纤布拉格光栅斯托克斯参量的研究

根据耦合模理论和琼斯矩阵与斯托克斯矢量的关系给出单模均匀光纤布拉格光栅(FBG)反射和透射斯托克斯参量公式,数值模拟出低双折射单模光纤均匀FBG在不同双折射值下反射和透射斯托克斯参量随波长变化的曲线。结果显示4个归一化斯托克斯参量中,s1关于中心波长λ0呈反对称分布,S0,s2和s3关于λ0呈对称分布;双折射值增大谱线不产生漂移,但谱线反射带宽变窄,反射信号与透射信号斯托克斯参量振幅均有不同程度的变化,表明双折射值对斯托克斯参量的影响非常显著。测出单模光纤均匀FBG反射和透射斯托克斯参量随波长变化曲线,理论分析与实验结果基本符合。     

一种用于合成光纤布拉格光栅的全时域算法

基于离散的光纤布拉格光栅(FBG)模型,推导了时域内的传输矩阵和散射矩阵;根据因果分析,提出了一种全时域的FBG合成算法,它能直接在时域内计算已知FBG的冲激响应.这种算法在迭代求解的过程中仅使用了简单的变换和移位操作,并考虑了光在FBG中多个反射点间的来回反射,能适用于高反射率FBG的重构.FBG合成的数值模拟,证实了这种全时域算法的优越性.     

FBG非均匀应变分布的动态粒子群算法重构研究

基于动态粒子群算法(DPSO)和传输矩阵法,提出了一种新的光纤布喇格光栅(FBG)轴向非均匀应变分布重构方法.利用光栅轴向采样点处的应变值作为粒子,让其在解空间中模拟鸟群行为进行搜索,算法的惯性权重ω根据不同粒子与当前种群中全局最优粒子距离的大小进行动态调整,加快了算法收敛到最优点的速度.采用DPSO对线性、二次、正弦、不连续等4种应变分布形式进行了应变重构,并与量子行为粒子群优化算法(QPSO)的重构结果进行了比较,仿真结果表明,DPSO优化算法可有效地进行光栅轴向菲均匀应变分布的重构,精度和迭代速度较QPSO法有显著提高.     

高斯切趾非线性啁啾光纤光栅特性的研究

根据耦合模理论，采用分段均匀的传输矩阵法数值分析了不同啁啾系数对非线性啁啾光栅光谱响应和时延的影响，进而讨论了非线性啁啾光栅在色散补偿中的应用。     

大模场面积双包层光纤光栅模式特性研究

分析了在大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)上刻写光栅的技术要求和难点,采用相位掩模法在20/400μm的LMA-DCF上刻写了高反射率光纤布拉格光栅。针对大模场光纤中存在高阶模的可能性,通过调整单模光纤(SMF)入射光场和LMA-DCF芯径的相对偏移量,对LMA-DCF光栅中的传输模式特性进行了理论分析和模拟计算,并在实验研究中测量了偏移量不同时光栅的反射谱,观测到了相应的LP01模和LP11模的模场光斑分布。对LMA-DCF光栅的几种光谱测试方法进行了对比研究,分析了各种方法的优缺点。研究结果将为LMA-DCF光栅在高功率激光系统中的应用提供依据和参考。     

Bragg光纤光栅的非线性开关特性研究

从耦合模理论出发,通过单独改变入射波中心波长、光纤光栅长度及耦合系数,数值研究了光纤光栅双稳态开关特性,给出了输入输出特性与这些参数的单一依赖关系曲线,得出一些有意义的结论.在此基础上,对如何减小非线性开关阈值进行了总结和探讨,并提出运用稀土掺杂光纤光栅与F-P腔相结合的结构来降低光开关阈值.     

基于遗传算法的BSIM SOI模型参数提取

提出了一种提取BSIM SOI模型参数的新方法,该方法基于遗传算法和局部优化法的结合,同时具有全局优化和局部优化的优点,提取的参数物理意义明确,并且容易得到全局最优解．该方法计算简单,不需要对模型进行深入了解和丰富的参数提取经验,易于推广使用．对用该方法得到的SOI模型进行了模拟,并将模拟结果与1.2μm CMOS/SOI测试结果进行对比,二者吻合很好,SOI器件特有的kink效应也得到了很好的拟合．