光纤光栅调谐特性的实验研究和分析

对光纤光栅的调谐特性进行了简单的理论分析和具体的实验研究，利用徽位移器(精度0．1μm)对光纤光栅进行纵向拉伸实验，实验中采用了先进的高分辨率光谱仪(分辨率为0．004nm)进行测试，实现了高精度的机械调谐和测试。实验结果比较理想，验证了理论分析的结果，两根光纤光栅分别实现调谐范围6．320nm和5．762nm，光纤光栅每拉伸约0．117％，Bragg波长位移1nm。同时发现，调谐前后的中心Bragg波长、反射率、透射谱几乎不变。     

光纤光栅传感器的波长解调技术研究进展

光纤布喇格光栅(Fiber Bragg grating,简称光纤光栅:FBG)波长的解调是光纤光栅传感器应用的关键技术之一.在简单介绍光纤光栅传感原理的基础上,综述了近年来国内外多种光纤光栅波长解调系统的工作原理,分析了相应解调方法的优缺点,讨论了当前光纤光栅波长解调存在的技术难点,展望了其未来的研究方向.     

光纤Bragg光栅的优化设计

提出了一种优化设计变迹啁啾光纤Bragg光栅的方法。在优化设计过程中，利用四阶五阶Runge-Kutta方法来计算光纤光栅的反射谱，利用非线性最小二乘法来对光纤Bragg光栅的啁啾和变迹参数进行优化，以获得不同反射谱要求下的变迹啁啾光纤Bragg光栅的最佳参数。     

高斯拟合提高光纤布喇格光栅波长检测精度

由于各种光噪声的影响,基于可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器的光栅解调仪解调精度不够高,光路噪声通常会带来10pm量级的波长测量误差.为了提高布喇格波长检测精度,采用了在解调过程中对光纤光栅反射谱进行高斯拟合,从而消减噪声影响的方法.实验发现,拟合后中心波长的测量误差小于2.5pm,温度测量值与实际温度之间的标准方差为0.3°C.结果表明,在有害噪声信号不是非常大的情况下,该方法能有效提高波长检测精度.     

高斯拟合提高光纤布喇格光栅波长检测精度

由于各种光噪声的影响,基于可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器的光栅解调仪解调精度不够高,光路噪声通常会带来10pm量级的波长测量误差。为了提高布喇格波长检测精度,采用了在解调过程中对光纤光栅反射谱进行高斯拟合,从而消减噪声影响的方法。实验发现,拟合后中心波长的测量误差小于2.5pm,温度测量值与实际温度之间的标准方差为0.3℃。结果表明,在有害噪声信号不是非常大的情况下,该方法能有效提高波长检测精度。     

温度及应力变化对光纤光栅布喇格波长的影响

着重讨论温度对光纤光栅的稳定性和反射谱的影响。分析了温度变化引起光纤光栅布喇格波长漂移的机理,为提高光纤光栅稳定性,对布喇格波长的温度漂移进行应变补偿。     

光纤光栅布喇格波长调谐特性的研究

对1550nm光纤光栅在应力作用下布喇格波长的偏萨特性进行了实验研究。当纵向拉伸应力加至367．6克时,得到了5．02nm的调谐范围。这可能是在相同应力作用下,目前所报道的最好结果。     

光纤布喇格光栅的低温特性

我们测量了光纤布喇格光栅在４．２￣３５０Ｋ温度范围内布喇格波长与温度的关系。室温时（２９３Ｋ）实测的波长与温度的关系对应折射率与波长的关系,为ｄｎ／ｄＴ＝９．１×１０＾－６／℃,这与熔凝氧化硅早期的测试结果一致,然而ｄｎ／ｄＴ值随温度的降低而减小,液态氮温度（７７Ｋ）时降为３．５×１０＾－６／℃,而液态氦温度（４．２Ｋ）时近似为零。埋置在复合材料中的光纤光栅布喇格波长的温度特性与非埋置光栅相同。     

光纤相位光栅推动光纤通信的发展

光纤相位光栅的出现将极大地推动光纤通信的发展，本文主要介绍了它在激光光源、光放大器、滤波器等方面的应用。     

线性啁啾光纤布喇格光栅反射谱的数值模拟

为了研究线性啁啾光纤布喇格光栅的特性,并进一步把它用于光纤激光器上,介绍了线性啁啾光纤布喇格光栅的耦合模理论,采用4阶Runge-Kutta法和传输矩阵法结合控制变量法,对线性啁啾光纤布喇格光栅反射率与啁啾系数、半峰全宽与光栅长度、反射率与直流纤芯折射率改变量之间的关系进行了数值模拟。结果表明,线性啁啾光纤布喇格光纤可以展宽带宽。基于这个结论,提出了利用线性啁啾光纤布喇格光栅作为光纤激光器腔镜,使输出谱线展宽,从而可作为宽带光源使用的方案。     

V-I传输矩阵方法在布拉格光纤光栅分析中的运用

介绍了V-I传输矩阵方法用于布拉格光纤光栅的理论分析,该方法通过参量变换将相邻薄层间的界面矩阵退化为单位矩阵,从而大大提高了计算效率。从传输矩阵出发,数学上推导出耦合模方程,证明了该方法的正确性,有助于加深对V-I传输矩阵方法物理机制的理解。数值模拟分析发现V-I传输矩阵方法具有计算快速、简单明了的优点。最后还指出V-I传输矩阵方法仅适用于短周期光纤光栅,若要运用于长周期光纤光栅,需要进一步理论修正。     

啁啾光纤光栅波长路由光网络的组播功能实现

在基于光路交换的4节点16×10 Gbps双纤单向新型分布式全光自愈环网上,利用啁啾光纤光栅(CFBG)和环行器等无源器件实现了光层组播,避免了光/电/光转换.CFBG在网络中用于实现色散补偿、上下话路和波长路由.通过调节光栅的中心波长,分别完成对控制信息、组播业务信息的分别读取.整个网络不存在关键性节点,每个节点都可以作为组播业务的发起端和接收端.根据控制信息配置传输信道,提高了组播数据流的传输效率.研究结果表明,这种组播方式具有物理实现简单、安全性高、对组播数据速率和格式透明以及数据传输无阻塞等特点.     

光纤光栅的制作方法

介绍了各种周期性光栅的制作方法,包括纵向驻波干涉法、横向全息曝光法、点光源写入法、位相母板复制法,以及非周期性光纤光栅的制作方法,并分析比较了各种制作方法的优缺点。     

光纤布喇格光栅应力增敏理论研究

提出了一种光纤布喇格光栅应力增敏的模型,推导了该模型的应力与光纤布喇格光栅中心波长相对偏移量之间的关系,以及增敏后的光纤布喇格光栅应力响应灵敏度系数的表达式,给出了该增敏模型的弹性模量计算公式,指出通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,可以提高光纤布喇格光栅应力响应灵敏度。     

啁啾光纤光栅色散补偿方案研究

设计了利用啁啾光纤光栅(CFG)对10Gbit／S光信号进行色散补偿的仿真模拟系统,该模拟系统研究了5种不同的色散补偿方案对系统误码率的影响,选出了最佳的一种补偿方案,模拟研究了入纤光功率对系统误码率的影响,结论是在保持光探测器接收功率不变的条件下,入纤光功率越高,误码率越大．对于最佳色散补偿方案,入纤光功率为6dBm时既能保证较高的传输功率又有较好的误码性能。     

光子晶体光纤布拉格光栅慢光的研究

采用改进的全矢量有效折射率法和耦合模理论,研究了光子晶体光纤布拉格光栅长度、占空比、光栅周期与慢光的变化规律。结果表明当光栅长度和光栅周期不变时,随着包层空气孔占空比的增大,光栅的慢光峰值波长出现蓝移,且时延量逐渐减小;1.06 cm 长的光子晶体光纤布拉格光栅可以产生约52 ps 的线性时延;光栅长度越大,慢光时延量越大;优化结构参数,在光子晶体光纤布拉格光栅的时延谱的侧瓣附近会产生最大群速度为c/371 的慢光峰。     

光纤Bragg光栅温度和应变的灵敏度分析及应用探讨

本文从Ｂｒａｇｇ光栅方程出发,推导出了光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感器的温度和应变一阶和二阶灵敏度以及温度－应变交叉灵敏度的计算公式,结合实际数据进行了计算,估计了忽略二阶和交叉灵敏度可能带来的误差,并指出改变Ｂｒａｇｇ光栅的封装形式可以提高其温度灵敏度,用此方法同时测量温度和应变时,可以降低灵敏度矩阵的条件数,从而提高检测精度。     

一种重构多信道布拉格光栅的混杂算法

由于光纤光敏性的限制,当信道数N变得很大时,采用幅度取样方式制作多信道光栅将变得非常困难.通过相位取样来制作多信道光栅被证明是一种能有效降低峰值折变量的方法.提出一种采用逆散射技术和优化策略的混杂算法有效地设计多信道光栅.由遗传算法进行优化,得到每一个信道相应的相位因子的最优值,改进了多信道光栅复杂的反射谱.再由Layer-peeling算法为依据引入了相位因子后的频谱响应重构光栅.通过对信道间相对相位的优化,制作这种多信道光栅所需的峰值折变量降低为单信道光栅的√N倍.经过数值仿真,得到8信道光栅的峰值折变量大约为单信道光栅的√8倍.     

基于重叠多光栅的动态应变传感特性研究

利用重叠多光纤布拉格光栅(FBG)反射谱的时间同 步性,实现了动态或静态应变信号的高速传感与解调。给出了基于光纤F-P 可调谐滤波器(FFP-TF)的重叠多FBG解调系统及其时域重构的实现方法,重叠多FBG在FFP- TF 三角波扫描电压与动态应 变信号测量时产生时域上等间隔分布的传感脉冲,解调系统采用质心法硬件解算并结合平滑 滤波的方法可满足速度与解调精 度的同时测量需要。在重叠双FBG与500Hz FFP-TF扫描速率条件下 可产生2kHz的传感脉冲,动态应变信号的测量 带宽相对于单FBG解调系统提高了4倍,静态条件下的波长偏移小于±4pm。给出了影响重叠多FBG动态应变信号解调结果失真度的影响因素。