一种分析啁啾光纤光栅反射的矩阵方法

提出了一种研究布拉格光纤光栅反射的矩阵计算方法,通过它可以很简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讨论比较,表明该方法是方便有效的。     

啁啾和变迹光纤光栅制作技术

研究了各种啁啾和变迹的光纤光栅的制作技术,并分析了各种制作方法的优点和缺点,在此基础上提出用于高速光纤通信系统色散补偿的变迹啁啾光纤光栅的３种制作方法,其中前两种方法灵活多变但精度稍差;后精度较高但价格较贵,可根据实行情况选择合适的方法制作光纤。     

啁啾光纤光栅反射谱与时延仿真研究

为了了解啁啾光纤光栅的特性,基于耦合模方程,利用矩阵分析法对啁啾光纤光栅的反射谱和时延进行了数值模拟,并且分析了不同啁啾系数或不同长度对啁啾光纤光栅反射谱和时延的影响.得出的结果是:啁啾光栅长度一定,随着啁啾系数的增大,其反射谱变宽、时延减小;啁啾系数一定,随着光栅长度的增大,其反射谱变窄、时延增大.     

以啁啾光纤光栅为补偿器的自适应PMD补偿的实验研究

基于光信号偏振度(DOP)与光纤链路差分群时延(DGD)良好单调关系,提取光信号的DOP作为监测信号,通过搜索运算控制偏振模色散(PMD)补偿器,找到链路中DOP达到最大值时补偿器的状态,从而实现一阶PMD的补偿。采用等效啁啾技术,用具有光敏性质的保偏光纤制成啁啾光纤光栅,将其作为PMD补偿器中的时延线,完成了10 Gbit/s、NRZ码光纤通信系统的自适应PMD补偿的实验研究。在自适应PMD补偿的控制算法中,使用了粒子群最优化(PSO)的人工智能搜索法,它具有快速搜索到全局最大值、不易陷入局部极大、抗噪声等特点。实验结果显示,以双折射啁啾光纤光栅为补偿器的自适应PMD补偿系统具有良好的补偿效果。     

基于啁啾光纤光栅的色散均衡技术的研究

针对40 Gbps光传输系统中存在的色散问题,利用光域补偿速度快、非线性小等优点,设计了一种啁啾光纤光栅补偿系统,并在OptiSystem7.0环境中,对该系统的色散(PMD)补偿效果进行了仿真,通过性能分析表明采用啁啾光纤光栅后置补偿结构能够进行有效的色散均衡,最后还分析了入纤功率对系统性能的影响.     

啁啾光纤光栅的色散补偿研究

在光纤传输系统中,容量的扩大、速率的提高、距离的延长都与光纤的损耗、非线性效应、色散效应密切相关。随着掺铒光纤放大器的广泛使用,损耗问题基本得到了解决。由于光纤色散能够有效地抑制四波混频、自相位调制等非线性效应,对光纤通信系统进行升级扩容的关键是解决色散问题。根据耦合模理论对均匀光纤光栅和啁啾光纤光栅的反射谱进行了数值仿真,结果表明,啁啾光纤光栅的色散补偿性能优于均匀光纤光栅。设计了用啁啾光纤光栅对10Gbps光信号传输300km进行色散补偿的仿真系统。仿真结果表明：应用啁啾光纤光栅进行色散补偿能使光纤传输系统的性能得到显著的改善。     

啁啾脉冲在正常色散光纤中的传输

对正常色散光纤中的光脉冲的时域特性、频域特性及啁啾的变化进行了数值分析和实验研究。结果表明。当入纤光功率较大时,光纤非线性效应不可忽略,啁啾脉冲在光纤中的时域特性、频域特性及脉冲的啁啾都发生大的变化。     

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。     

低温环境下光纤光栅啁啾异常现象研究

研究了光纤光栅的低温传感性能,在液氮温度下,带涂覆层的光纤光栅易出现啁啾异常现象,而裸光纤光栅无啁啾现象,说明光纤光栅低温啁啾的形成机理与光纤本身的光学性质无关,而在于力学机制.使用合适的低温胶粘剂将裸光栅粘贴到聚合物基底材料上,可大大减少光纤光栅在低温出现的啁啾现象;通过将基片封装光纤光栅粘贴到金属试件上进行液氮温度下的拉伸试验,获得了良好的低温应变响应特性.结合光纤光栅传感器的应变传递特性和光的干涉理论,对光纤光栅低温啁啾现象的形成机理进行了合理的解释.     

一种对温度不敏感的光纤布拉格光栅加速度计

提出了一种新型的基于光纤布拉格光栅(FBG)反射带宽和反射光功率测量的加速度计,其是将单根FBG斜向粘贴在矩形简支梁侧面构成的,通过在简支梁中间粘贴重物感应竖直方向的加速度,通过梁的弯曲改变FBG反射带宽和反射光功率。实验结果表明:FBG的反射带宽具有很好的线性响应,其测量范围可达到8g,因带宽展宽造成FBG的反射率降低,因此反射光功率的线性响应范围只有4g;带宽和功率灵敏度分别为0.4nm/g和4.57μW/g;由于温度仅改变FBG的布拉格波长,而对其反射带宽和光功率几乎没有影响,所以加速度计对温度变化不敏感。     

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。     

基于啁啾光纤光栅称重传感器的研究

利用啁啾光纤光栅匹配滤波解调技术,研制了应用于大型称重系统的光纤光栅称重传感器,在压力为0~90 kN测量范围内,得到了线性度0.999 93和重复误差0.09%FS的实验结果。该传感器避免使用昂贵的波长解调设备,结构简单,成本低,有望在工程实践中获得实际应用。     

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。     

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。     

磁场调谐的啁啾光纤光栅延迟线

利用Tb0.3Dy0.7Fe1.95的磁致伸缩特性调谐线性啁啾光纤光栅延迟线,将中心反射波长1550nm,啁啾系数2.58nm/cm,长度60mm,3dB带宽15.48nm的线性啁啾光纤光栅两端牢固地粘在长度为70mm、直径为8mm的磁致伸缩棒上,并置于一个均匀线圈磁场中,当线圈电流从0A增加到2A时,粘在磁致伸缩棒上的线性啁啾光纤光栅受到轴向应变,反射谱向长波长方向平移了1.6nm,实现最大60ps的时延调谐量,这种装置可以使阵元间隔为0.006m的四阵元光控相控阵雷达系统工作在25GHz时,实现0°～90°的扫描。     

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...     

基于极化电流概念对光纤布拉格光栅耦合模理论的分析

根据耦合模理论的理想近似,把光纤光栅区域的电场横向分量看作无微扰的很多理想模式的叠加,将光纤光栅的折射率的周期变化视为介电常数的微扰,在此用运极化电流概念下的模式耦合系数,对耦合模方程进行化简,进而求出反射率、布拉格反射波长的特征参数的表达式,理论计算与实验结果符合良好,从而证明理论的正确性。     

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.     

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。     

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。