长周期光纤光栅制备技术研究

利用准分子激光逐点写入法对裸光纤进行曝光，制作周期为298μm的长周期光纤光栅，光栅透射损耗峰最小半宽6nm。对激光器等制作工艺参数、环境条件和光栅长度等结构本数对长周期光纤光栅特性的影响进行了实验和理论分析。     

光纤布拉格光栅二阶灵敏度的研究

从布拉格光栅方程出发,理论上分析了在温度、应变双参量同时测量时,考虑温度-应变交叉灵敏度、二阶应变灵敏度和二阶温度灵敏度情况下,温度和应变测量的误差的一般数学公式.结合实验数据进行了温度和应变的误差计算,得出3个二阶灵敏度在不同的温度变化、应变范围内对测量误差的贡献不同.同时给出了波长的漂移量与温度、应变呈线性关系时,温度变化和应变的范围.     

光纤布拉格光栅的横向效应研究

光纤布拉格光栅FBG测量应变是基于光纤轴线方向的应变响应，但在复杂应力状态下，当应变主方向与光纤轴向有一定角度时，光纤的应变响应就存在误差。采用电阻应变片横向效应系数的测量装置，得到单向应变场，验证了光栅横向应变效应的存在。光纤光栅的横向效应系数比应变片的横向效应系数要小，在某些情况下可以忽略，但是在复杂应力状态下，必须考虑其横向效应的影响。     

固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据.     

超长距离光纤布拉格光栅传感系统

提出了基于可调激光器和声光脉冲调制的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统,同时利用掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大相结合的放大方案大幅度提高了光纤布拉格光栅传感系统的传输距离,达到了300 km的超长距离传感.该系统通过前端的EDFA和末端的拉曼泵浦光源来补偿光纤布拉格光栅反射的光功率.系统在低于275 km长度时获得...     

基于光纤布拉格光栅的流量测量方法

为了实现液压管路流量测量的需求,提出了一种使用固支梁作为流量转换单元的光纤光栅流量测量方法。为了克服单个光纤布拉格光栅传感器对温度交叉敏感的问题,设计出了一种基于双光纤布拉格光栅的流量测量结构。固支梁由芯杆和套管套合而成,两根光纤布拉格光栅穿过芯杆的凹槽,两端采用耐高温胶固定封装。用有限元软件对管路及传感结构周围的流体进行了模拟分析,同时进行了砝码加载实验、温度实验和液压管路实验。封装后的传感器的载荷响应灵敏度为0.990 7nm/kg和0.881 5nm/kg,两根光纤布拉格光栅对温度的灵敏度几乎一样:0.028 7nm/℃和0.025 9nm/℃,所以可以消除温度对流量测量的影响,由于实验系统的影响,该流量传感器的测量范围为0.001 7～0.6L/s。结果表明,该结构能够有效地消除温度和应变交叉敏感,特殊的封装结构避免了光纤布拉格光栅受流体的腐蚀,对载荷具有较好的线性度和灵敏度。     

光纤布拉格光栅渗压传感技术研究

基于光纤光栅传感技术，提出了一种新型的光纤光栅渗压传感器设计方法，有效地解决了传感器研制过程中的关键工艺技术，建立了系列光纤光栅渗压传感器的设计模型，将研制的该种传感器应用于工程实际，取得了良好的应用效果。研究表明，光纤光栅压力传感器具备良好的重复性、线性度和灵敏度，可以满足实际应用的要求，具有广阔的应用前景。     

相位掩膜法制作光纤布拉格光栅的研究

光纤光栅是一种新型的光纤器件,在光纤通信和光纤传感等领域有重要的应用。本文介绍了光纤布拉格光栅的光学特性和光谱特性,介绍了相位掩膜法制作光纤光栅的相关实验。在激光脉冲能量300m J、激光脉冲重复频率8Hz、成栅时间160 s的实验条件下,获得了中心波长1083nm、带宽0.1nm、反射率99.96%的高质量光纤光栅。     

变迹均匀光纤光栅的色散补偿特性及其数值分析

摘要：本文针对使用变迹均匀光纤光栅进行透射色散补偿的方案,进一步研究了耦台模理论,对其透射谱及色散进行了数值计算,并与传统的啁啾光纤光栅反射色散补偿方案作了比较。     

光纤布拉格光栅的分析及其剥层算法重构

基于光纤光栅重构研究的必要性和重要性,从光纤光栅折射率调制原理入手,介绍了光纤布拉格光栅,研究了光栅的基本结构因素;对均匀调制光栅的传输矩阵分析法进行推导和阐述,同时对剥层算法的原理、步骤做了详细分析。基于剥层算法进行仿真模拟,实现了光纤布拉格光栅的重构,并使重构光栅的群时延得到缩短。     

光纤布拉格光栅应力传感技术研究与应用

介绍了光纤布拉格光栅测量应力的原理,论述了国内外光纤布拉格光栅在应力测量方面的研究与应用.分析了制备工艺、聚合物封装、化学蚀刻、复合材料封装等对光纤布拉格光栅在测量范围、测量精度、工作寿命、多路复用以及实用性方面的影响.指出了光纤布拉格光栅要在实际中得到更广泛的应用,仍需作更多的研究,找到简便易行的封装方法,从而实现更高精度、更大范围的信号检测.     

一种分析布拉格啁啾光纤光栅反射的距阵方法

提出了一种研究布拉格光纤光栅反射的矩阵计算方法,通过它可以很筒便地得到光纤光栅布拉格反射系数。将其结果与耦合模理论结果进行了比较,表明该方法是方便有效的。     

新型多模光纤光栅特性的研究

提出了一种单轴各向异性材料为包层,主轴折射率沿光栅轴线(Z轴)方向的新型多模光纤光栅模型,引入主轴折射率比参数Kcl,运用耦合模理论等方法,对此类光纤光栅的反射特性进行研究,并着重讨论了数值孔径NA与主轴折射率比参数Kcl对多模光纤光栅中低阶模式特性参数的影响。研究结果为传感、测量等领域获得新的应用提供了理论依据,可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅制作光纤传感器以降低成本,也可作为对光纤光栅进一步深入研究的参考。     

光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地减小计算工作量,实现简单且能够避免数值计算发散。利用该方法建立了光纤布拉格光栅静态和动态情况下统一的数值仿真模型,并设计了仿真中所采用的平滑技术。数值研究了连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性,静态结果显示相移光栅的开关阈值功率比均匀光栅的低。在动态情况下,对比不同峰值功率脉冲的输出时域特征显示,通过光纤光栅可实现非线性全光调谐延迟。     

基于布拉格光栅的多波长掺饵光纤激光器实验研究

掺铒光纤具有较高的增益和抽运效率,在室温下是均匀展宽类型的增益介质,导致同一腔内得到的多波长激光会存在模式竞争以及模式跳变,较难实现多波长激光的同时振荡。本文利用光纤布拉格光栅的窄带滤波特性,以相位掩模法和点对点法制成的FBG及两者串接作为选频器件,设计并搭建多波长光纤激光器系统,实验实现了光纤激光器的多波长输出。通过对激光输出功率与输出谱线的实验研究与分析,发现在模式竞争过程中,能量高的激光模式最后总会成为胜者,调整激励电流、光栅接入方式可控制多波长掺饵光纤激光器波长输出特性。     

相移光纤光栅横向受力传感特性研究

对相移光纤光栅(PS-FBG)的横向受力特性进行了理论和实验研究.采用传输矩阵法分析了PS-FBG的传输特性,并建立了光栅横向受力数学模型.理论分析表明,光栅透射谱阻带中的透射窗口在横向受力时会产生光谱分裂,且分裂距离与所受横向压力的大小成正比关系.实验在0~1 N的横向压力条件下,获得了1.4×10-3N/mm的灵敏度,实验结果与理论模拟相符.     

有源非线性光纤布拉格光栅开关特性数值仿真

基于非线性耦合模方程,利用龙格-库塔法,该文研究了有源光纤光栅中的光子带隙结构和光开关特性,分析了增益对光纤光栅中非线性色散和开关特性的影响.研究表明,增加增益将导致光纤中的阻带向更低频率移动,同时能增大开关陡峭性、降低开关临界功率、提高开关效率,选取适当的增益可以得到理想的开关特性.     

光纤光栅的滤波特性分析

本文以耦合模理论为基础，研究了光纤光栅的滤波特性，导出了反射率、透射率的理论表达式，讨论了光栅参数对其滤波特性的影响。     

长周期光纤光栅横向压力传感特性的研究

介绍了在普通单模光纤中利用振幅掩模板法制作长周期光纤光栅，并对这种长周期光纤光栅的双折射效应进行了研究，对利用这种长周期光纤光栅的双折射效应制作传感器的可能性进行了探讨。结果表明：普通单模光纤中长周期光纤光栅的双折射效应对光纤横向压力具有很高的灵敏度和良好的线性响应，其灵敏度比以前报道的光纤布喇格光栅高出2个数量级，因此可利用这种光纤光栅制作低成本、高效率的光纤光栅压力传感器。     

光纤布拉格光栅传感技术在土木结构健康监测中的应用

介绍了光纤布拉格光栅传感器的工作原理，阐述了光纤布拉格光栅传感技术在土木工程结构健康监测中的应用现状及其发展趋势。