应用于全光网络的取样布拉格光纤光栅Interleaver设计

基于取样光纤布拉格光栅(SFBG)的光Interleaver能将一路光信号解复用为两路奇偶波长信号,具有插入损耗低、各信道反射率均匀和低色散等优点,特别适用于未来全光DWDM中波长复用/解复用、插入/分离。为此介绍了取样光栅Interleaver的基本设计理论,给出了设计实例,对取样光栅Interleaver等光器件的实用化有一定的参考意义。     

相移光纤光栅透射光谱特性研究

基于模耦合理论,利用传输矩阵法系统地分析了相移光纤光栅的透射谱特点.结果表明,相移光栅可在透射谱阻带中打开线宽极窄的一个或多个透射窗口,通过对相移光栅在不同相移量、不同位置、不同相移个数、不同kL值时的传输光谱特性进行分析研究,得到了影响其透射率以及其线宽和位置的主要因素.这些结果将对相移光纤光栅在滤波、波分复用、光纤激光器和光纤光栅传感系统的实际制作及应用有重要的指导意义.     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致.表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础.     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式。实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致。表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础。     

光纤布拉格光栅传感特性及实验研究

本文分析了光纤布拉格光栅传感温度和应变的基本原理及其灵敏度,构建了光纤布拉格光栅传感特性实验系统,介绍了光路系统的组成结构、原理及其相关器件特性,完成了温度和应变量的测量实验。实验结果表明,采用光纤布拉格光栅能够实现应变和温度的测量,从而证明了光纤布拉格光栅传感技术理论分析的正确性和实验系统设计的合理性。     

光纤布拉格光栅应变传感器的低温特性

研制了一种新颖的菱形光纤布拉格光栅（FBG）低温传感器。采用有限元方法分析了这种结构的力学性能和温度特性。将该装置置于低温（液氮）拉伸设备中，实验研究了这种封装形式的低温应变特性。采用光纤布拉格光栅网络分析仪和低温应变仪，分别测量了液氮温度下菱形应变传感器的波长变化量和应变变化值，测得其应变系数为-0．7185μe／pm，线性度达到0．9998。     

用相位模板法制备紫外光写入光纤布拉格光栅的研究

利用相位模板，在２４８ｎｍ ＫｒＦ准分子激光器光束的照射下，在国产高掺锗单模光纤中制作出了中波长为１５４７ｎｍ，峰值反射率约为１０％，带宽为０．６４ｎｍ的调制光纤由拉格光栅。     

光纤布拉格传感器兰姆波检测的反射谱分析

传统的兰姆波多采用压电陶瓷换能器激发和接收。建立了新的超声兰姆波无损检测系统,其基本思想是采用布拉格光纤传感器作为兰姆波的接收器。光纤光栅传感的基本原理是通过检测光栅反射的中心波长移动实现对外界参量如超声的测量。超声作用下光纤光栅的反射谱发生变化,对超声作用下光纤光栅的反射谱变化进行了数值分析,结果表明,超声对光栅反射谱的影响与超声波长与光栅长度的比值是高度相关的。只有当这个比值相当大时,反射谱的形状才不会变化而中心波长发生偏移,此时光纤传感器可用来探测兰姆波。这个结论为利用新的兰姆波无损检测系统在布拉格光栅长度的设计和兰姆波波长的选择方面提供了有用的工具。     

基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计

从具体应用出发,分析了计算光纤光栅光学特性的传输矩阵算法,在对比总结MatLab和LabVIEW在工程应用上的优、缺点的基础上,提出了采用LabVIEW调用MatLab程序进行光纤布拉格光栅光学特性分析与光栅辅助设计的新方法,给出了具体的算法实现流程并说明具体调用的过程。     

光纤布拉格光栅表面化学镀的研究进展

用化学镀方法在光纤表面进行金属封装以获得较薄的智能涂层,可实现光纤智能金属结构的集成。对国内外化学镀从前处理、化学镀镍、化学镀铜、镀层结合性能及金属封装后光纤布拉格光栅传感器(FBG)的传感性能等方面进行了归纳与分析,指出了存在的问题与今后的发展方向。     

提高光纤Bragg光栅波长测量精度的方法

利用一对固定Bragg波长的光栅作为参考,在锯齿波电压驱动下,可调谐滤波器输出的窄带光分别扫描传感光栅和参考光栅,使用高斯寻峰算法计算出参考光栅反射峰值波长对应的驱动电压。在参考波长区间,利用参考光栅的波长准确性高的特点,对滤波器输出波长进行校准,建立滤波器调谐波长与扫描电压的关系。传感光栅的Bragg波长可以通过线性插值求取。温度传感实验中,利用质心法、微分法和高斯拟合法计算光栅反射峰值波长,分别获得±1℃、±0.5℃和±0.3℃测量精度,对应着±10pm、±5pm和±3pm的波长误差。实验结果表明,波长校准和选择好的寻峰算法分别减小了可调谐滤波器波长输出非线性性及波长扫描精度低带来的测量误差。     

基于双折射效应的光纤光栅称重方法研究

与通常的光纤光栅传感器原理不同,本文基于光纤在外界径向载荷作用下产生的双折射效应为原理,建立了一套简单的称重实验装置,并对其检测原理进行了详细的分析。实验表明,这种光纤光栅称重传感器适合大载荷情况的重量检测问题,特别适合于公路计重收费系统中对车辆载重的监测领域,其称重灵敏度可达5kg。     

光栅尺解调的分布式光纤光栅传感系统

提出了一种新的利用光栅尺解调一组光纤光栅布喇格波长移动的系统。当光纤光栅所受的应力或温度发生变化时,光纤光栅的布喇格波长会变化(移动)。本系统利用一组光纤光栅作为敏感元件置于被测场中;利用另一组光纤光栅作为跟踪元件,跟踪从作为敏感元件的光纤光栅反射回来的布喇格波长的移动。当作为跟踪元件的光纤光栅的布喇格波长与作为测量元件的光纤光栅的布喇格波长对准时,探测器探测到最大的光强,此时,记下光栅尺的输出作为系统的测量结果。采用数字化的方法确定反射回来的布喇格波长的峰值点,从而提高系统的测量精度,使系统的测量线性大于0.999。并利用一个测量分辨率为0.01μm的光栅尺读出系统的测量结果,使本系统对光纤光栅布喇格波长移动的测量分辨率小于1μ应变量。     

利用WDM光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术

根据 WDM 光纤耦合器波长解调方案的工作原理、偏振特性以及影响系统波长分辨力的因素,提出一种改进的利用 WDM 光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术。该技术在原技术的基础上,采用偏振控制器控制入射光偏振状态,提高了解调的精度和稳定性。对 WDM 光纤耦合器的多次波长扫描结果表明,采用偏振控制器后,其波长误差可减小到 5pm 左右。实验采用 1540/1560nm的 WDM 光纤耦合器对单点光纤光栅应变传感器进行静态解调,结果表明:按此技术开发的解调系统具有 0.01nm 波长分辨力和 10nm 的波长线性解调范围。     

啁啾莫尔光纤光栅的多层薄膜分析新方法

将啁啾莫尔光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层薄膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到光栅的传输谱。数值计算结果表明,啁啾莫尔光纤光栅的传输谱的通道数取决于啁啾莫尔光纤光栅的长度、两线性啁啾光栅的中心波长的差值;通道间隔和带宽取决于光栅的啁啾系数和折射率调制幅度。该模型的精度满足设计要求。     

单光纤光栅实现窄带全光纤反射器的分析

提出了一种由单个光纤光栅和一个光纤方向耦合器组成的新型全光纤反射器,推导出了当光栅为均匀 Bragg 光栅、器件任意端口输入时,任何一端口的输出解析式。分析表明器件具有法布里-珀罗腔干涉仪的特点,耦合器的耦合比系数类似于法布里-珀罗腔的反射率, 耦合比系数越大,输出光谱半高全宽度(FWHM)越窄, 消光比越好。当耦合比系数大于 0.8 时,FWHM 可以窄到0.02nm,消光比大于 0.9。如果光栅是“强”耦合,器件具有均匀分布的多通道梳状输出特性;光栅为“弱”耦合时,则能实现 FWHM 小于 0.02nm 的单频输出。器件只需单个光栅,克服了制作两个完全相同光栅的困难。     

Effects of metal coating on the fiber Bragg grating temperature sensing characteristics

Effects of the metal coatings on the fiber Bragg grating (FBG) temperature sensing characteristics were simulated and experimentally investigated. Temperature sensitivity of the coated FBG as a function of the coating material properties was simulated using MATLAB software based on the temperature sensing model. The simulation results show that the elastic modulus, Poisson’s ratio, thermal expansion coefficient and coating thickness of the coatings have noticeable impacts on the sensing characteristics of the coated FBG. It is noted that (i) there is an extreme value for the influence of the elastic modulus on temperature sensitivity; (ii) temperature sensitivity increases with the increase of Poisson’s ratio and thermal expansion coefficient; (iii) with the increase of the coating thickness, the temperature sensitivity increases first then reaches a plateau asymptotically. To validate the simulation results, several FBGs were coated with copper, nickel, cobalt, copper–zinc, and Ni–ZrO₂, and subsequently the associated temperature sensitivities were measured using a network analyzer as well as a water bath. The results show that the simulation results agree well with that of the experiments, with the errors up to 5.49%.     

用于钢筋混凝土梁的光纤光栅应变传感器

在变形测定器中,光纤Bragg光栅被粘贴于内管的两端,这两端的距离确定了传感器的量规长度。为了测量拉应变和压应变,该光纤光栅必须保持处于与可能的最大压应变相等的永久性拉应变。将光纤Bragg光栅贴于H154梁的混凝土表面和H158梁的钢筋表面,以分别检测拉应变和压应变。当钢筋混凝土梁受到千斤顶的加载时,它的应变可由光纤Bragg光栅的反射Bragg波长的偏移量获得。实验表明,作为一种绝对检测器件,光纤Bragg光栅为钢筋混凝土梁提供了有效监测,其中,拉应变~1000me,而压应变~1500me。