可调谐光纤F-P线性滤波器的设计与分析

光纤滤波器在光纤通信和光纤传感领域发挥着重要的作用。本文基于光学薄膜干涉理论设计了一种用于光纤传感的可调谐F-P线性滤波器,该滤波器由两端面相对的入射光纤与出射光纤构成,两光纤端端面分别镀有反射光纤薄膜。该F-P干涉腔改善了传统F-P腔的透射率响应特性,有助于提高滤波器的线性度和线性范围。本文采用光学薄膜干涉矩阵分析法对该滤波器的透射率响应关系进行了计算与分析,并得出该FP滤波器的结构参数。设计结果表明,这种新型线性滤波器具有线性度好、线性范围宽和线性区间可调的优点。     

采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器

提出了一种采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔激光器,该激光器采用环形腔结构,两个耦合比为30:70的耦合器和一段2 m长的未泵浦掺铒光纤构成F-P光纤环滤波器,F-P光纤环滤波器产生的梳状谱,可以增大激光模式之间的自由光谱范围（FSR）,在一定程度上减小跳模现象的发生,有利于模式的稳定。研究表明,通过对掺铒光纤的优化和耦合器的选择可以提高F-P光纤环滤波器的精细度,而F-P光纤环中的未泵浦掺铒光纤起到饱和吸收体的作用,使输出激光的线宽得到有效压缩。将保偏光纤光栅和F-P光纤环滤波器共同应用于环形腔掺铒光纤激光器,在室温下得到了3 dB线宽均小于0.07 nm（实验室光谱仪最小分辨率）的窄线宽双波长输出。在2 h的观测时间内,最大峰值功率波动小于0.4 dB,具有良好的稳定性。     

基于光纤光栅的Fabry-Perot滤波器特性的研究

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟了光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器光谱特性的有关参量及其影响规律.根据光纤光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔腔长与光纤光栅常数之间的关系,从而为基于光纤 Bragg光栅的F-P滤波器的实际制作提供了依据.     

基于光纤F-P滤波器的全光纤水汽拉曼激光雷达系统的设计与分析

提出并设计了一套基于光纤F-P滤波器的可见波长域全光纤水汽拉曼激光雷达系统,实现对大气水汽和气溶胶的精细探测。讨论了光纤F-P腔内损耗和腔镜反射率对F-P透射谱的细度、峰值透过率以及带宽的影响,得到腔内损耗在小于3%的情况下,光纤F-P滤波器具有较高的峰值透过率（>0.5）和较窄的谱线带宽(<0.9nm)。通过结合光纤带通滤波器和二级级联光纤F-P滤波器的参数设计,在三个独立的光通道中分别实现水汽拉曼信号（660nm）、氮气拉曼信号(606nm)和米瑞利信号(532nm)的窄带宽、高透过率严格滤波,并获得对杂散光的高抑制率。通过系统仿真,对各散射信号强度分布、水汽廓线和探测信噪比进行了数值仿真计算,验证了系统方案的可行性。     

基于光纤Bragg光栅的Fabry-Perot滤波器特性的分析

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出了光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器传输特性的相关参量及其影响规律.根据光纤Bragg光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔的腔长与光纤Bragg光栅常数之间的关系,从而为研制基于光纤Bragg光栅的F-P滤波器提供了依据.     

基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器

研制了一种基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器。该激光器采用环形腔结构,以高增益掺Er3+光纤(Er30-4/125)作为增益介质,以保偏掺Er3+光纤(EDF08-PM)作为可饱和吸收体抑制跳模,同时结合F-P滤波器选频,获得了单频窄线宽的激光输出。通过线性调节F-P滤波器的驱动电压,实现了对激光器波长的线性扫描。在两只975nm单模激光器的双向泵浦下,实验中测得激光器阈值为15mW,最大输出功率为24.3mW,3dB线宽约为5.2kHz。当F-P滤波器在6.1~10.2V的线性电压驱动下,激光器波长的线性扫描范围为1 542.404~1 558.836nm。     

掺镱双包层光纤激光器多波长输出性能分析

从理论上分析了由F-P滤波器实现的多波长双包层光纤激光器(DCFL)的边界条件和输出功率,在考虑了F-P滤波器中双色镜反射率的波长依赖关系的前提下,对影响多波长输出功率和消光比的参数如双色镜和光纤出光端面的反射率、抽运功率等进行了研究。结果表明,光纤出光端面的反射率存在一个最佳值,再配合适当的双色镜反射率,能使多波长输出的功率和消光比达到很好的均衡。适当增大抽运功率也能优化多波长输出功率和消光比。通过控制F-P滤波器的腔长,能够调节多波长输出的数目。     

基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器

研制了一种基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器。该激光器采用环形腔结构, 以高增益掺Er³⁺光纤(Er30-4/125)作为增益介质, 以保偏掺Er³⁺光纤(EDF08-PM)作为可饱和吸收体抑制跳模, 同时结合F-P滤波器选频, 获得了单频窄线宽的激光输出。通过线性调节F-P滤波器的驱动电压, 实现了对激光器波长的线性扫描。在两只975nm单模激光器的双向泵浦下, 实验中测得激光器阈值为15mW, 最大输出功率为24.3mW, 3dB线宽约为5.2kHz。当F-P滤波器在6.1~10.2V的线性电压驱动下, 激光器波长的线性扫描范围为1542.404~1558.836nm。     

可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现,提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源,将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用,实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出,进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线（TODL）和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。     

基于可调谐FP滤波器的光纤光栅解调系统

为了进一步提高光纤光栅解调系统的性能,提出和研究了一种新颖的基于可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器的光纤光栅解调技术,并以此为基础构建了探测系统。系统使用一个固定波长的参考光纤光栅作为波长参考元件,通过对传感光纤光栅与参考光纤光栅的波长测量与差值运算,消除了可调谐FP滤波器腔长漂移对测量精度的影响。给出压电陶瓷电压对应的伸长量,有效地减小了压电陶瓷非线性对测量的影响,提高了光纤光栅波长的测量精度。在测量范围内,最大非线性偏差为0.5%。     

基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统的优化设计

为了提高基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器的光纤光栅波长解调系统的性能,提出了一种采用新型光纤梳状滤波器作为参考波长装置的解调方案.新型光纤梳状滤波器由两个啁啾光栅和一个光耦合器组成,与传统的参考光栅相比可以为解调系统提供更多的参考点.优化后的解调系统重复性好,运行更稳定、精确.     

基于半导体光放大器的可调谐环形腔激光器的激光建立过程

基于半导体光放大器(SOA)的环形腔激光器可实现高达兆赫兹的高速调谐,在光纤通信和光纤传感领域有广泛应用。采用稳态模型和分段算法研究SOA自发辐射特性,并基于此分别讨论了使用高斯型滤波器和法布里-珀罗(F-P)滤波器的两种可调谐环形腔激光器,研究了激光建立过程的特性,包括输出光谱和输出光功率随绕行圈数的变化,讨论了波长调谐的速度。结果表明,F-P滤波器的环形腔可以更快建立激光振荡,便于实际高速调谐应用。     

基于F-P腔滤波器的FBG温度传感器解调技术

近些年来,光纤光栅传感器成了传感领域的研究热点.对高精度的波长编码信号解调是实现光纤光栅传感的关键技术.介绍了光纤布拉格光栅(FBG)传感器的工作原理,同时对F-P腔滤波器的工作原理进行了分析,阐述了光纤光栅传感器解调技术的发展趋势,并提出了光纤光栅传感器解调技术需要解决的技术问题.     

基于最小二乘法的电力电缆FBG传感测温系统

为了提高电力电缆测温系统的测量精度和速度,提出了以光纤梳状滤波器代替参考光栅提供拟合数据参考点,采用最小二乘法拟合光纤Bragg光栅波长和F-P可调谐滤波器调谐电压的线性关系,通过F-P可调谐滤波器解调FBG传感器中心波长变化的方法,完成对电力电缆温度的测量.研究表明,光纤梳状滤波器能够代替多个恒温参考光栅实现波长标定,对反射波长的测量误差＜5pm,温度均方误差≤0.7 ℃.     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

基于非对称F-P滤波器的光纤光栅解调技术

介绍了利用非对称光纤Fabry-Pérot（F-P）腔作为边沿滤波器的光纤光栅波长移位检测方案。基于薄膜干涉理论对该非对称F?蛳P腔的反射率响应关系进行计算与分析，得出该F-P腔的结构参数，改善了普通F?蛳P腔的反射特性，具有线性范围宽和线性度好的优点。利用该F-P腔的某一线性滤波边缘,将传感光栅的波长信息转化为功率信息进行检测，可完成光纤光栅的传感波长解调。采用该检测方案进行了光纤光栅应变传感实验,实现了在7 nm范围内的波长线性解调,测量波长分辨率为0.01 nm。     

基于啁啾莫尔光栅的多波长滤波器研究

基于法布里-珀罗谐振腔(F-P腔)的光纤光栅器件是近年来受到颇多关注的光无源器件,具有广泛的应用前景。F-P腔的光栅器件功能多,形式多变,尤其具有多通道滤波特点,在光通信以及传感方面发挥着重要作用;而且构成F-P腔的光纤光栅参数可变可调,能够形成具有不同功能和用途的光器件。运用传输矩阵法和MATLAB软件,对啁啾莫尔光栅的反射特性进行了系统的理论研究与仿真分析,有助于光纤光栅F-P腔在微波光子雷达、多波长滤波器、多波长激光输出等领域的应用。     

多波长掺镱光纤线形腔激光器的实验研究

利用两个光纤环镜作为线形腔的端镜,在其中一个环镜中加入腔长可调的F-P腔构成梳状滤波器,从而产生波长间隔可调的多波长激光振荡.实验结果表明,当波长间隔大于1.3nm时,器件可以产生室温下稳定的多波长激光.     

InP基微机械可调滤波器结构特性分析

介绍了一种由静电驱动的InP基微机械可调滤波器,通过模拟此结构中DBR的反射谱和法布里-珀罗(F-P)腔的透射谱分析了其滤波性能.用有限元方法分析了几种典型微机械结构的调制特性和顶镜的动态响应特性.比较了不同结构镜面的平整度行为.为InP基微机械F-P腔的设计优化提供了有效参数依据.     

基于可调谐珐珀滤波器的光纤珐珀传感解调系统研究

在光纤法珀（Fabry Perot.简称F-P）传感解调系统中,获取传感器反射信号的光谱成分是一种实用的方法,论文从可调谐珐珀滤波器波长选择特性的原理出发,提出使用可调谐珐珀滤波器获取传感器反射信号的光谱,从而实现光纤珐珀传感器的腔长信息解调,并在此基础上使用DSP为控制核心搭建了该系统,实验证明了方案的可行性。