光纤光栅型DFB结构的研究

阐述了光纤光栅型分布反馈（ＤＦＢ）用结构的原理，并通过两种不同的方法实验获得了良好而相似的光谱特性。文中还从实用的角度讨论了两种方法的优缺点．     

光纤光栅型DFB结构的研究

阐述了光纤光栅型分布反馈(DFB)结构的原理,并通过两种不同的方法实验获得了良好而相似的光谱特性.文中还从实用的角度讨论了两种方法的优缺点.     

移频延时自外差法的DFB激光器线宽测量

为了测量分布反馈（DFB）单模半导体激光器线宽,采用一种新颖的基于马赫-曾德尔干涉结构的光纤自外差测量方案,设计了一套全光纤延时自外差法测量系统,并进行了理论分析。在此基础上搭建了延时光纤长度分别为900m,3000m和6000m的窄带线宽测量系统,对实验室一台中心波长为1550nm、标称线宽值为800kHz的DFB单模半导体激光器光源进行了测试,测得激光器线宽值分别为951.566kHz,832.471kHz和802.221kHz,并对所设计的方案进行了模拟仿真验证。结果表明,与模拟仿真结果作对比,延时光纤长度为6000m时的窄带线宽测量系统最优,其误差在3%之内,证明了所用自外差干涉原理的合理性和准确性。全光纤移频延时自外差法对测量DFB激光器线宽具有优越性和重要的实用价值。     

基于可调谐DFB激光器的FBG加速度检测系统

基于分布式反馈DFB激光器的窄线宽 特性及可调谐特性,设计了自温度补 偿的光纤Bragg光栅(FBG)加速度检测系统。采用简支梁结构,设计了FBG低频加速 度传感器。通过增 加温度补偿光路,对DFB激光器的中心波长进行实时反馈控制,实现了系统对温度影响的 自补偿。实验结果表明,系统对冲击激励信号和加速度的连续激励信号均有良好的动态响应 , 系统的固有频率为25.1Hz,频率响应范围为0~400.0 Hz,加速度的最大灵敏度约为 1.89 V/m·s²,并且系统具有良好的温度稳定性。     

基于CPM-FBG的单频窄线宽DFB光纤激光器

利用电弧放电对光纤Bragg光栅(FBG)折射率的调制作用,提出了基于折射率周期调制(CPM)FBG的单频窄线宽分布反馈(DFB)光纤激光器方案。建立了CPM-FBG的数学模型并进行了仿真,验证了CPM-FBG的相移光栅特性;在掺铒光纤(EDF)上制作出CPM-FBG,形成了DFB单频窄线宽光纤激光器,激光器阈值功率为25.4mW,3dB线宽为805Hz,边摸抑制比大于48.8dB。     

延时自外差法线宽测量误差分析仿真及修正

讨论了移频延时自外差探测的基本原理,并对外差得到的功率谱进行了公式推导。在此基础上,对外差测量中出现的测量误差进行分析,同时设计了自外差测量实验装置进行实验对比,确定了由于延时线长度不够导致的线宽测量误差来源是因为延时时间短导致幂指数函数项波动加剧造成的;同时针对外差信号频谱为洛仑兹型和类高斯型的混合谱型,在高斯功率谱密度函数的基础上,对延时时间和1/f谱宽的影响进行了仿真计算,采用Voigt分析,提取出1/f导致的测量误差,提高了线宽测量的精度。以高斯谱宽4.5 kHz的谱型为例,对应的洛仑兹线宽约为0.68 kHz,提高了一个数量级的测量精度。     

分布反馈光纤激光器自放大特性实验研究

通过相位掩膜板移动法,制作了非对称相移结构分 布反馈光纤激光器(DFB-FL)。为了获得更高的激光功率,利 用同样长度的掺铒光纤(EDF),分别采用同向泵浦和反向泵浦结构方式进行了窄线宽激光信 号的自放大实验,结 果表明,两种自放大结构的DFB-FL均可充分利用泵浦光功率,在保证激 光线宽展宽有限的前 提下,实现了激光信号至少23dB的功率放大。同时,实验结果对比 说明,同向泵浦放大结构更有利于保 持原激光信号的噪声特性。这为较大输出功率的DFB-FL提供了一种简单 可行的方案。     

光纤激光水听器阵列实验研究

构建了基于分布反馈式(DFB)光纤激光器的光纤激光水听器阵列,4元DFB光纤激光器通过同一个980nm激光器同线泵浦,阵列发出的1550nm左右的复合激光通过解波分复用(BWDM)分离至独立的通道,实验结果表明,4元光纤激光水听器探测的水声信号能被无失真的解调,阵列各通道间串扰小于-60dB。     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

低相干光干涉法测量光子晶体光纤延时

对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。     

Modulation bandwidth enhancement in monolithic integrated two-section DFB lasers based on the detuned loading effect

Modulation bandwidth enhancement in a directly modulated two-section distributed feedback (TS-DFB) laser based on a detuned loading effect is investigated and experimentally demonstrated. The results show that the 3-dB bandwidth of the TS-DFB laser is increased to 17.6 GHz and that chirp parameter can be reduced to 2.24. Compared to the absence of a detuned loading effect, there is a 4.6 GHz increase and a 2.45 reduction, respectively. After transmitting a 10 Gb/s non-return-to-zero (NRZ) signal through a 5-km fiber, the modulation eye diagram still achieves a large opening. Eight-channel laser arrays with precise wavelength spacing are fabricated. Each TS-DFB laser in the array has side mode suppression ratios (SMSR) > 49.093 dB and the maximum wavelength residual < 0.316 nm.     

一种基于马赫-曾德尔干涉仪的折射率和温度同时测量传感器

设计制作了一种基于马赫-曾德干涉结构的传感器用于折射率和温度的同时测量,传感器的结构为单模-多模-细芯-多模-单模。利用RSoft光学仿真软件的BeamPROP模块对传感结构内部光场进行模拟分析,确定了多模光纤(multi-mode fiber, MMF)及细芯光纤(thin core fiber, TCF)的最优长度,制作了传感结构并搭建实验系统观测其折射率和温度响应情况,结合敏感矩阵,实现了双参量的同时测量。实验结果表明,该传感器在1.333—1.380的折射率范围内灵敏度为-44.944 nm/RIU,在30—65℃的温度范围内灵敏度为0.082 9 nm/℃。本文提出的传感器结构简单、体积小、灵敏度高,可以为折射率和温度双参量传感设计提供参考。     

On the temperature characteristics of phase measurement in homodyne fiber interferometer

Different from the traditional way of using piezoelectric (PZT) phase shifter to measure phase difference, a new method is designed to calculate it between signals in the two arms of a homodyne fiber interferometer. A simple homodyne fiber interferometer system is then established to measure the interference photocurrent and the photocurrents from the two fiber arms generated by the signal power on a temperature control plat. The homodyne fiber interferometer system is composed of fiber and sensitive to the variation of temperature. Thus, is necessary to study the temperature characteristics in the phase measurement of homodyne fiber interferometer. The experimental results show that the variation of the phase difference of signals in the two fiber arms is proportional to the variation of temperature.     

基于马赫-曾德尔干涉的温度和应变同时测量的光纤传感器研究

提出了一种基于马赫-曾德尔干涉的温度和应变 双参数同时测量的光纤传感器,其结构是在单模光纤(SMF)上分别熔接两 个球形结构并在SMF光纤中间熔接一段细芯光纤(TCSMF)。利用光纤的纤芯 模、包层模对温度、应变的灵 敏度差异,通过检测不同级次的干涉谷的特征波长位移变化,结合敏感矩阵实现了对温度、 应变双参数的 同时测量。实验选取位于波长1545.1nm554.8nm处的干涉谷进行温度和应变的同时测量,测 得两个波谷 的温度灵敏度分别为53.86 pm/℃和47.51pm/ ℃,两个波谷的应变灵敏度分 别为0.75 pm/με和1.39pm/με,并且不 同级次干涉波谷的波长位移量与外界温度和应变具有良好的线性度。     

隔离电阻对集成光源特性的影响分析

提出了一种分布反馈(DFB)激光器与电吸收(EA)调制器集成光源(EML)的等效电路模型。该模型考虑了由于隔离电阻不够大而导致的激光器与调制器之间的电耦合,通过对电路模型进行仿真可以看出,对于不同隔离电阻的EML,激光器的阈值电流、调制器的频率响应带宽、集成器件的小信号调制和脉冲调制等多方面特性均有明显不同。分析得到,EML的隔离电阻阻值只有达到10kQ量级,才能够忽略电泄漏对器件特性的影响。并指出EML在更高的偏置下,将对隔离电阻提出更高的要求。     

腰椎放大细芯光纤传感器实现折射率/温度同时测量的研究

根据马赫-曾德尔干涉(MZI)原理,在两段标准单模光纤(SMF)中间腰椎放大熔接长为2cm 的细芯SMF (TCSMF),构成光纤传感器。利用TCSMF的包层模、纤芯模对折射率和温度的灵敏度差异, 通过检测透 射光谱中不同级次的干涉谷的特征波长变化,结合敏感矩阵实现对折射率/温度的双参数同 时测量。实验选取 在1502.54nm波长处干涉谷的折射率和温度的 灵敏度分别为270.5171nm/RIU(其中RIU为折射率单位)和19.3 pm/℃;在1521.64nm波长处干涉谷的折射率灵 敏度为239.510nm/RIU,对温度不敏感。根据 0.01nm波长分 辨率的光谱仪(OSA),本文光纤传感器对折射率和温度的分辨率分别为3.6966×10－5 RIU 和0.518℃,也可以应用于其他参数的 测量,具有良好的应用和发展前景。     

投弃式仪器数据传输信道时频响应求解方法

针对传输函数求解船载投弃式仪器信道分布参数模型误差较大的问题, 提出了一种求解其数据传输信道时频响应的方法.时域响应采用时域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)法, 求得信道上任意位置的时域响应, 频域响应采用BLT(Baum-Liu-Tesche)方程结合电磁拓扑理论, 对信道的关键节点进行频域分析.最后测试了信道的时频域波形, 并与理论仿真结果进行对比, 结果表明:在仪器的工作频率内, 理论仿真与试验结果一致, 为进一步地研究终端电路的设计及传输方案的改进提供了理论基础.     

2.5 Gbit/s光发射模块的中心频率稳定性研究

波分复用的系统光源中心频率的稳定技术是该系统的关键技术之一。本文研究了高速率（以２．５Ｇｈｉｔ／ｓ速率为例）速分复用系统中光发射模块中心频率的稳定技术一温度反馈稳频技术。根据温度反馈稳频技术原理,作者设计并调试了高精度自动控制模块。该控温模块通过控制２．５Ｇｂｉｔ／ｓ光发射模块中激光器管芯温度来稳定其中心频率,为波分复用系统的应用提供了具备稳定中心频率特性的光源。