双光纤方向耦合器组成的梳状滤波器

提出了一种由双光纤定向耦合器组成的光学梳状滤波器,由传输矩阵法推导出了该模型输出光谱与有关参数之间关系的数学表达式,对决定滤波器输出光谱特性及其规律的相关参数进行了详细讨论。模拟与分析表明,在一定条件下,输出光谱半宽度?λ1/2、输出消光比以及波长隔离度等仅与耦合器的耦合比系数有关,具有明显的法布里-珀罗腔多光束干涉的特点,耦合比系数非常类似法布里-珀罗腔中的反射率,通过控制耦合比系数可以调节滤波器的输出光谱半宽度?λ1/2、输出消光比、波长隔离度,已适用不同的应用要求。     

光纤饱和吸收体稳频窄线宽光纤激光器

结合光纤饱和吸收体与光纤光栅法布里-珀罗标准具,研制出了全光纤结构1550nm单频窄线宽掺铒光纤环形激光器.采用两个976nm激光二极管双向抽运作为抽运源,高掺杂浓度铒光纤作为增益介质,以行波腔消除空间烧孔效应,利用光纤光栅法布里-珀罗标准具窄带选模特性,以10m长低掺铒光纤饱和吸收体稳频,得到了十分稳定的窄线宽激光输出.激光器抽运阈值功率21mW,在抽运光功率为145mW时输出光功率39mW,斜率效率30%,信噪比大于50dB.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽小于10kHz.     

光纤压力传感器制作研究

分析了现有光纤压力传感器的原理与结构,选择非本征型法布里-珀罗腔作为研究目标,建立了测压的数学模型,开展了微机电加工工艺研究,探索了包括研磨、腐蚀、减薄与键合等特殊工艺,批量制作的法布里-珀罗腔具有一致性;建立了一套基于机器视觉的测量与焊接系统,能够在线精确测量与焊接控制,实现光纤与准直管的焊接以及准直管与法布里-珀罗腔的焊接。利用本系统,制作出传感器灵敏度为1.765 nm/kPa,在不采用非线性拟合校正的条件下,膜片挠度-压力的线性度为99%,重复性为1%,迟滞为0.7%,温度敏感系数为0.15 nm/℃,零位长时漂移小于2 nm。     

光纤法布里-珀罗传感器的解调方法研究综述

光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携带法布里-珀罗传感器腔长信息的输出光信号中提取腔长信息。该腔长信息映射出了传感头所感受到的振动、位移、加速度、温度等待测量信息。一种好的解调方法能够提高光纤法布里珀罗传感器的解调速度、分辨率、动态范围等性能,而光纤法布里-珀罗传感器的解调方法多达数十种,针对特定的应用场景如何选择适宜的解调方法往往令人困扰。本文首先介绍了光纤法布里-珀罗传感器的输出信号特征,然后从原理上详述了常见解调方法的影响因素,并介绍了国内外研究单位提出的多种改进方法,最后从解调方法的适用范围及光纤法布里-珀罗传感器的复用技术两方面出发,提出了解调方法的选取原则。     

腔长损耗对非本征F-P腔光纤传感器的影响

根据光学法布里-珀罗(F-P)腔基本原理,运用单模光纤能量散射模型分析了腔长损耗对非本征F-P腔输出光强度的影响.实验过程中所用的F-P腔由单模光纤端面和弹性硅片组成.实验结果表明,非本征F-P腔输出光强幅度随腔长增大逐渐衰减,其输出特性曲线中不同部分相同周期的线性工作区间却对应不同的测量量程和灵敏度,所以强度型光纤F-P腔传感器初始腔长应基于传感器的性能指标进行选取.     

光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究

提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2. 18 nm,条纹对比度达到13. 12 d B。研究了FPI传感器的温度响应,在50～400℃分别进行了升温和降温实验,波长灵敏度为12. 3 pm/℃,线性度大于0. 993。该传感器具有交叉灵敏度低、温度稳定性好、线性度高等优点,可用于工业生产、航空航天、生物医学等温度传感领域。     

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。     

一种带自反馈光纤谐振腔的全光纤MZI型梳状滤波器的理论研究

为了改善全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型梳状滤波器(interleaver)的输出特性,提出了由一个2×2光纤耦合器和一个带自反馈光纤谐振腔的光纤耦合器级联组成的改善型的全光纤MZI型梳状滤波器。根据其结构,利用光纤传输理论和矩阵理论推导出了该器件的输出表达式,并进行了数值模拟分析。结果表明：该器件在合理参数的情况下,利用带自反馈光纤谐振腔引入的相位调节效应,使其25 dB截止带宽为46.7 GHz,约占50 GHz频率间隔的93.4%,输出光谱形态近似于方波。当存在传输损耗时,两束干涉光信号的幅度不存在明显的差异,降低了传输损耗对滤波器消光特性的影响,与传统的光纤谐振环辅助非平衡MZI型梳状滤波器相比,不仅降低了传输损耗对滤波器消光特性的影响,而且还将所需的光纤耦合器数目减少至2个,使其在未来的密集波分复用系统中能发挥重要作用。     

Bragg光纤光栅法布里-珀罗传感器应变测量的研究

文章提出了一种对静态应变进行高分辨率测量的新方法。该方法是将 Bragg 光纤光栅(FBG)与全光纤法布里-珀罗传感器(FFPI)组合使用,利用 FBG 的反射波长漂移特性来测量干涉条纹的数目,利用 FFPI 和伪外差解调法对小数条纹进行解调,实现高分辨率的测量。通过实验测定,该系统对静态应变测量的分辨率达到了33nε。     

绝对测量小距离的波长扫描-光纤双干涉仪系统

介绍了用于测量小位移的波长扫描－光纤法布里－珀罗干涉仪系统。用扫描波长作为“中介”,比较参考腔长和传感腔长,可以“准绝对”地测量传感腔的长度。这个测量与波长扫描的准确度无关,仅依赖于参考腔的长度,而通过将传感腔改变一个已知距离,就可以简单地“自标定”参考腔的长度。     

取样光纤布拉格光栅特性的研究

用传输矩阵法从理论上计算了取样光纤布拉格光栅的反射谱特性。这种方法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加,利用每一层的传输矩阵相乘获得了光栅的反射谱特性。研究表明,随着光栅长度的增加和采样率、折射率调制深度的减少,反射峰的均匀性得到了改善,旁瓣的反射率变小,带宽明显变窄,而反射峰间隔保持不变。反射峰的间隔由光栅周期决定,与采样率无关,而某些文献则要求采样率小于10%。这与频谱分析所得结论相吻合。     

Spectra of dual-overwritten chirped fiber Bragg gratings

The coupled-mode equations for dual-overwritten chirped fiber Bragg gratings (CFBGs) are obtained and numerically calculated. By simulating the reflection spectra of dual-overwritten CFBGs, we have investigated the effects of chirp coefficient, period difference, grating length and index modulating coefficient, on the reflection spectrum and its intensity and full-width-at-half-maximum (FWHM).     

Purely axial compression of fiber Bragg gratings embedded in a highly deformable polymer

We demonstrate a tuning device for fiber Bragg gratings with a wavelength tuning range in excess of 65 nm. A purely axial tuning technique using a highly deformable polymer molded in a cylinder shape is used to embed a fiber Bragg grating and to achieve a wavelength tuning range from 1551.7 to 1485.5 nm. The tuning curve is highly linear with a tuning rate of 9.6 nm for every percent of applied strain. The insertion losses of the device, the variations of the full width at half maximum, and the stability of the Bragg wavelength over a working day have been studied and shown to be less than 0.02 dB, 0.14, and 0.2 nm, respectively.     

非对称光纤反射镜的可调谐光纤激光器

提出一种非对称窄带光纤环形反射镜结构的可调谐掺铒光纤激光器。980nm泵浦光对掺铒有源光纤进行抽运,高双折射光纤、偏振控制器（PC）和光纤耦合器构成窄带光纤反射镜,窄带光纤反射镜和普通光纤反射镜组成激光谐振腔,利用窄带光纤反射镜工作带宽纳米量级的特性得到单纵模激光。调整偏振控制器改变反射镜对不同波长的反射率,实现可变波长的激光输出。实验表明,该激光器的工作带宽为8nm,120mW泵浦光条件下最大输出功率为4mW,3dB带宽（脉冲的半高宽度）小于0．2nm,边模抑制比为20dB以上,在1527nm～1535nm的波长范围内观察到稳定激光输出。     

Low-switching power (<45 mW) optical bistability based on optical nonlinearity of ytterbium-doped fiber with a fiber Bragg grating pair

We propose a new optical bistable device (OBD), which is constructed by connecting two symmetrical fiber Bragg gratings with a ytterbium-doped fiber to form a nonlinear Fabry–Perot cavity. The principle of this new OBD is described using the transfer-matrix method, and the two groups of transmitted and reflected optical bistability loops under different parameters are investigated symmetrically. Compared with single fiber Bragg grating switching, whose switching power is greater than 2?kW, this new device has evident merits in reducing the switching power to less than 45?mW.     

Development of FBG probes for dimensional metrology with micro parts of high aspect ratio

The development is described of fiber Bragg grating (FBG) probes with single or four cores using spheres fixed onto optical fibers comprising Bragg gratings in their cores. Simulations and preliminary experiments were conducted to evaluate the performance of these FBG probes for dimensional metrology with micro parts of high aspect ratio. Simulation and experimental results indicate that a one-dimensional FBG probe with single core can be used to achieve an axial resolution of 100 nm at an aspect ratio of 15:1. A three-dimensional FBG probe with four cores can be used to achieve a theoretical axial resolution as high as that of a FBG probe with single core, with a capability of decoupling two-dimensional radial displacements with a resolution of 13 nm.     

光纤光栅半导体激光器激射波长与Bragg波长的偏离

利用包含光纤布拉格光栅(FBG)反射率分布的光纤光栅外腔半导体激光器(FGSL)的理 论模型,对FGSL 的激射波长进行了研究。结果表明激射波长并不一定在FBG布拉格反射波长处;布拉格反射波长相对于激射波长的偏移量与FBG的反射率分布、半导体增益介质的增益谱分布及增益峰值波长有关;激射波长可大于或小于布拉格反射波长。     

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。