长周期光纤光栅传输谱的matlab仿真

长周期光纤光栅有着很广泛的应用前景,关于长周期光纤光栅的理论分析也很成熟,而具体如何实现其传输谱特性的仿真却报道很少.文中基于耦合模理论和简化的阶跃折射率单模光纤三层模型的包层模理论,提出了长周期光纤光栅的传输谱特性仿真的主要步骤及matlab程序实现,为长周期光纤光栅的数值仿真提供了一种简便的方法.同时,由于实验中采用逐点写入法或幅度掩模法制作长周期光栅,故而对矩形折射率调制光栅进行了详细的理论分析,并利用上述提出的仿真程序进行了数值仿真,为实验中写入光纤光栅奠定基础.     

基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器

ZnO薄膜具备吸收光谱的温变特性,可有效促进光纤布拉格光栅传感器的工作性能。因此设计了基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器,选用高纯度的ZnO靶材在多功能多元镀膜系统,通过Haruo Takashashi构建计算模型,设计具有光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器。其中温度传感头通过将制备好的ZnO薄膜镀于蓝宝石三棱镜斜边面上,结合蓝宝石三棱镜、凸透镜以及光纤面,加强光源利用率,实现光纤布拉格光栅传感器的设计。实验结果表明,所设计的光纤布拉格光栅传感器的波长漂移量会随着ZnO薄膜热膨胀系数不断提高而增加,ZnO薄膜等效折射率大的波长漂移量要比等效折射率小的低,对比多种传感器性能后,发现所设计的传感器温测范围广、响应时间短、测量精准度高。     

长周期光纤光栅组合透射谱的仿真研究

根据耦合模理论及模耦合方程推导了长周期光纤光栅的透射系数、反射比和级联长周期光纤光栅的透射系数表达式,用Matlab对其进行仿真研究,并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随光栅长度、周期及耦合系数的变化规律,通过仿真实验验证了系统特性。     

长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

Bragg光纤光栅传感器内不均匀应力分布的模拟和重构

介绍了对加载随机的不均匀应力的光纤光栅进行反射谱的模拟和应力分布的重构.利用传输矩阵以及改进的矩阵两种方法,很好地实现了加载随机应力的光纤光栅的反射谱模拟.利用去层法实现光纤光栅应力分布重构的两种随机应力分布重构方法.由于光纤光栅的脉冲响应时域信号严格对应于光纤光栅结构的轴向分布,利用这种因果性质,在已知光纤光栅反射谱的情况下,先获得靠近光纤光栅入射端的一小段光纤光栅所受的应力,再通过去层方式,逐步获得整个光纤光栅的应力分布.两种重构方式分别利用了时域脉冲响应信号的时域截断特性和相位特征,准确获得了光纤光栅上所受的不均匀应力分布.这种随机应力分布重构的方法使得光纤光栅可以应用在小构件以及精细结构上应力集中点的非均匀应力测量和分析上.     

啁啾相移光纤光栅的多层薄膜分析新方法

将啁啾相移光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到相移光纤光栅的传输谱.数值计算结果表明:传输谱的峰值和带宽取决于相移光纤光栅的啁啾系数、相移大小、位置及相移点的多少.该模型的精度满足设计要求.     

基于数据融合的倾斜光纤光栅应变测量

倾斜光纤光栅的透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模。倾斜光纤光栅各个模式的应变传感特性是不同的,因此,可将每一个模式作为一只应变传感器测量应变。提出了利用倾斜光纤光栅的多个模式作为应变测量的多只传感器,在此数据测量基础上,采用数据融合方法提高数据测量的精度,从而得到应变的准确信息。这种方法计算简便,编程容易,在实际测量系统中具有很好的应用价值。     

薄包层长周期光纤光栅的折射率传感特性

长周期光纤光栅(LPFG)可用于折射率传感,同时利用折射变化可以实现谐振波长的调谐.不同的光纤包层半径和光栅周期对折射率灵敏度有较大影响.利用光波导的耦合模理论分析了LPFG的折射率传感特性,给出LPFG的折射率灵敏度的解析表达式,给出了利用不同包层模时的折射率灵敏度.利用三层介质光纤的纤芯模本征方程计算了薄包层LPFG的折射率灵敏度.结果表明,基于不同包层模的LPFG的谐振波长随折射率的变化有红移,也有兰移;基于低阶模序包层模的LPFG,折射率灵敏度较小,中间模序最大,而高阶模序则较大,薄包层LPFG对折射率具有更大的灵敏度.     

镀膜长周期光纤光栅透射谱研究

基于三包层长周期光纤光栅的耦合模型,研究了镀膜长周期光纤光栅的光栅参数和膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当长周期光纤光栅的纤芯半径、折射率和周期增大时,谐振波向长波方向漂移;当长周期光纤光栅的包层半径和折射率增大时,谐振波向短波方向漂移。不同折射率的膜层介质其所对应的最优厚度(Optimum Overlay Thickness,OOT)不同,薄膜介质的折射率越高,对应的最优厚度越小,敏感区域范围也较窄;不同包层模式对应的最优厚度具体位置区别不大,较高阶次包层模对应的谐振波长在敏感区域范围内漂移量较大。     

基于温控Bragg光栅滤波器的光纤Bragg光栅动态应变传感系统

描述了一种基于温控光纤光栅解调的光纤光栅动态高精度应力测量系统.传感光纤光栅的Bragg反射光受到动态应力调制,反射光其后入射到温控光纤光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤光栅的透射光强变化实现了动态应力解调.温控调节温控光纤光栅,使传感系统始终处于透射光强对应力变化最敏感的最佳状态.利用光纤光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应力传感.以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3 200 Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10ε/Hz1/2的动态应力测量精度.     

长周期光纤光栅的制作方法进展

介绍了长周期光纤光栅制作技术上的进展。阐述了长周期光纤光栅制作方法的分类,可分为在一般光纤上制作的长周期光纤光栅和在特殊光纤上制作的长周期光纤光栅;前者又可分为基于非形变的制备方法和基于形变的制备方法,基于非形变的制备方法以幅值掩模法和逐点写入法为代表,基于形变方法制备的长周期光纤光栅,一般通过刻槽使光纤发生微小形变;给出了各种制作方法的特点。     

Digitally tunable microfluidic optical fiber devices

This communication introduces a digital design for tunable microfluidic optical fiber devices. In these systems, multiple, independently controlled microfluidic plugs are pumped into or out of overlap with a fiber structure to modulate its transmission characteristics. The devices described here use eight plugs, eight electrowetting pumps and a corresponding set of molded planar recirculating microchannels to control the depth of the narrowband loss feature associated with a long period fiber grating. Optical measurements illustrate the digital and relatively fast operation of this type of microfluidic fiber device.     

基于长周期光纤光栅的生物传感器设计及仿真

利用生物活性物质高效、专一的催化特性,通过生化反应中生成的复合物对包层折射率和半径的直接调制,提出了基于长周期光纤光栅的、可用于蛋白质等生物物质鉴别与分析的传感方案,并用数值计算方法对检测中所生成复合物薄膜层的折射率和厚度变化对耦合波长偏移和衰减的影响进行了仿真研究,为新型高灵敏度生物传感器的研发提供了理论依据。     

基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

Characterization of optical fiber long period grating refractometer with nanocoating

In this work is studied the response of optical fiber long period grating (LPG) to changes of the refractive index of the external media relatively to variations of wavelength and in transmission. The response of the LPG to refractive index greater and lesser than to cladding is investigated. A nanolayer was deposited onto the fiber to increase the sensitivity of the LPG to refractive index of the external media higher than cladding. The film modifies the rates of effective modes of cladding, thus improving the response of the changes in the refractive index of the external media higher than that in the refractive index of the cladding (n_cl ≈ 1.457). The Langmuir-Blodgett technique was used for the deposition of the nanolayer.     

长周期光纤光栅传感信号解调技术现状与发展

光纤光栅传感技术是光纤传感的主要研究方向之一,光纤光栅主要分为光纤Bragg光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPFG).相比于FBG,LPFG在应用方面具有独特优势.对LPFG的信号解调方法进行分析与评述,并对该技术的发展趋势进行展望和总结.     

Three-dimensional simulation of a nanophotonics device with use of fullwave software

Using the FullWAVE software (www.rsoftdesign.com) that implements the finite-difference FDTD-method of solving Maxwell’s equations, we simulate the performance of a three-dimensional nanophotonics device comprising a sub-wavelength diffraction grating, a wide and a narrow planar waveguide, and a photonic crystal (PhC) Mikaelian lens located in a thin silicon film coated on a substrate containing a three-period Bragg mirror, with each period made up of silicon + silica layer. The device is intended to couple a focused laser beam with the focal spot of 3 × 4.6 μm² and wavelength 1.55 μm into a planar waveguide of width 500 nm, resulting in a 125-fold “compression” of the input beam cross-section. The modeling has shown that the coupling efficiency amounts to 32% of the energy of the linearly polarized elliptic Gaussian beam focused onto the grating and 52% when a plane wave segment is incident onto the grating. For comparison, the grating-unaided coupling of light into the same device by the butt-coupling of light into the wide waveguide’s silicon film gives the efficiency as low as 8%. The article is published in the original.     

一种新型磁性纤维的电磁特性

利用SOL—GEL技术在T300碳纤维表面涂敷铁氧体,制得具有磁性涂层的连续的碳纤维。FT—IR分析表明:铁氧体引入到纤维表面;磁性能和力学性能检测数据表明:纤维在具有磁特性的同时,还具有高的力学性能,可以应用于结构材料,同时,纤维具有独特的电磁作用规律,可望成为新型的微型磁电传感器件。