基于两种光纤介质模型的长周期光纤光栅传感特性分析

仿真分析了单轴晶体光纤的两层介质模型与三层介质模型所得纤芯模有效折射率的差别,并基于该差别对长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变传感灵敏度进行了仿真分析。结果表明,对两层、三层介质模型的纤芯模,尤其对薄包层光纤有效折射率有较大差别;用两层介质模型和/或材料的折变系数计算所得的长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变灵敏度有较大的误差,需应用三层介质模型以及模式的有效折变系数进行准确计算。据此计算了上述3种传感灵敏度与光纤包层半径及包层模序数的关系。为长周期光纤光栅传感器的分析设计提供了指导。     

一种计算光纤布拉格光栅谱特性的新方法

使用微波网络模型对光在光栅中的传播过程进行建模,给出了在光栅微波网络模型中的光场传输矩阵,并阐明了这种传输矩阵与传统分段光栅模型中的传输矩阵的关系;结合改进的有效折射率分析方法,提出了一种计算光纤光栅谱特性的新方法.该方法对应的MT矩阵很简洁且数值模拟的精度很高.     

长周期光纤光栅中基模到辐射模耦合的数值分析

我们根据耦合模理论和辐射模式理论针对长周期光纤光栅环境折射率高于包层折射率的情况建立了完整模型,并提出了一种新的数值方法求解辐射模耦合方程组,定量的分析了长周期光纤光栅中基模到辐射模的耦合特性,并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随环境折射率的变化规律,与实验结果符合的很好.这种方法可以很容易推广到短周期布喇格光纤光栅的情况.     

氢载长周期光纤光栅退火的分析和模拟

以三层阶跃折射率波导结构和耦合模理论为基础 ,考虑到氢分子引起的折射率变化 ,针对氢载长周期光栅提出了一个简单的模型对长周期光栅的退火进行了分析和模拟 ,所得到的结果与实验符合得很好     

分步迭代算法在LPG折射率特性研究中的应用

采用分步迭代算法对简化的包层模式本征方程进行数值求解,这种方法由机器选取初值,整个过程无需人工干预,核心代码只需几十行且计算速度快,可求解任意环境折射率下各次包层模式的有效折射率（包括实数解和复数解）,从而可在很宽的范围内对长周期光纤光栅（LPG）的折射率特性进行数值仿真。与实验结果进行了对比,证明了该算法对求解拥有多个复数根的超复杂超越方程是一种比较有效的方法,这对于应用该算法研究更多包层光栅及镀膜光纤光栅的其他特性具有一定的意义。     

含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感机理

基于波导耦合光栅的共振原理和多孔硅的光学传感特性,提出一种含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感模型。根据古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移理论和波导耦合光栅共振的相位匹配条件,建立共振波长与待测样本折射率之间的关系模型,并分析了折射率传感结构的折射率传感特性。利用多孔硅高效的承载机制,将其作为待测样本承载单元,选用不同浓度的乙二醇溶液作为待测样本,对该折射率传感结构的灵敏度和品质因数Q进行分析。结果表明,该折射率传感结构对乙二醇溶液的灵敏度为2.2nm/1%,Q值为226,证明了该传感结构的有效性,它可实现对低浓度待测样本的检测。     

均匀干涉场中的啁啾光纤光栅的成栅技术

从改变有效折射率、光栅常数及同时改变有效折射率与光栅常数三个方面介绍啁啾光纤光栅成栅技术,并分析讨论每种技术的特点。     

基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器

介绍了一种利用具有双布拉格反射峰效应的侧边抛磨光纤光栅(SPFBG)进行折射率测量的新型光纤折射率传感器.该传感器基于由轮式侧边抛磨法加工而成的侧边抛磨光纤光栅,通过将折射率液覆盖一部分抛磨区的方法在一根光纤光栅上获得两个布拉格反射峰.这两个布拉格反射峰差值与覆盖材料折射率有关,而与光纤光栅所受应力与环境温度无关,因此用这两个布拉格反射峰差值作为测量量对折射率测量,可减小应力与环境温度的影响,实现高精度的折射率传感测量.实验表明,当维持环境温度恒定时,光纤光栅轴向应变在线性变化范围内,该传感器测量折射率时不受应力与温度变化的影响.折射率液在1.4298～1.4479范围内,该传感器的折射率测量分辨率为0.0001.     

载氢光纤光致折射率变化量与曝光时间关系的测量

对普通载氢光纤光致折射率变化量与曝光时间的关系进行了实验测量研究。针对不同曝光时间导致的光栅强度不同, 分别提出了均匀光栅最大反射率测量模型和反射率零点带宽测量模型, 并分析了两个模型由于布拉格反射波长的测量误差对光致折射率变化量计算结果造成的影响。结果表明, 244 nm氩离子倍频激光器输出光功率为40 mW时, 普通载氢光纤光致折射率变化量随曝光时间总体上呈现指数分布关系Ac=1.632×10-6 t 0.76912; 在曝光时间较短时, 造成的光栅强度较弱, 光致折射率变化量有明显的指数增长趋势, 之后是一段较好的线性区域, 这时两个测量模型的结果得到了很好的印证, 随着曝光时间的继续增加, 光致折射率变化量达到饱和。     

LPFG折射率模式响应及其在传感建模中的应用

基于光纤光栅的模式耦合理论,采用严格的数学模型,给出了三层介质长周期光纤光栅(LPFG)的纤芯模和包层模的本征方程,分析了长周期光纤光栅中的纤芯模式和包层模式的有效折射率随外界环境折射率变化的情形,以及外界环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振波长的影响.通过在长周期光纤光栅外涂覆折射率对外界环境变化敏感响应的特定薄膜可以显著提高其传感测量的灵敏度.研究结果可为长周期光纤光栅传感器结构参数的优化设计和实际应用提供理论支持.     

啁啾光纤光栅补偿光纤色散的研究

啁啾光纤光栅被认为是目前最有实用价值的色散补偿方案之一。分析了啁啾光纤光栅补偿色散的基本原理,从简单模型出发分析了啁啾光纤光栅的色散补偿能力,用数值法研究了啁啾光纤光栅的时延及色散特性,并比较了变迹型与非变迹型啁啾光纤光栅。结果表明要获得较大的色散,要求光纤光栅有较长的长度和较小的啁啾。同时为了消除色散曲线的振荡还必须采取适当的变迹方法。     

线性啁啾光纤光栅变迹函数的研究

文中利用传输矩阵法对我们构造的四种变迹函数所描述的线性啁啾光纤光栅的光学特性进行了数值计算,并与常用的高斯型变迹线性啁啾光纤光栅的最佳光学特性进行了比较和分析,得出了一些有意义的结论,为设计和制作合适的线性啁啾光纤光栅用作色散补偿器提供了一定的理论依据。     

线性啁啾对布拉格光纤光栅反射谱的影响

以耦合模理论为基础,采用分段均匀和传输矩阵法,得到分析啁啾非均匀光纤光栅光谱特性教学物理模型,讨论了啁啾系数对高斯型切趾光栅和相移光栅滤波特性的影响。     

利用线性啁啾光纤光栅进行脉冲压缩的研究

利用光纤－线性啁啾光纤光栅进行光脉冲的压缩,首先讨论了线性啁啾光纤光栅的色散特性,并给出耦合系数为反高斯函数的线性啁啾光纤光栅的色散特性;然后利用此种光纤光栅与正常色散光纤结合进行光脉冲的压缩,通过理论和数值分析,得出一简单设计规则;最后利用此规划设计一个压缩因子为１０的光纤－线性啁啾光纤光栅压缩器。     

具有不同分布耦合系数的线性啁啾光纤光栅

基于模式耦合理论，推导了描述线啁啾光纤光栅的Riccati微分方程。针对光栅不同的耦合系数分布，数值分析了分布耦合系数对线性啁啾光栅频率响应特性的影响。分析表明，在光栅制作过程中通过控制光栅的耦合系数分布，将会使光栅具有不同的频响特性，从而使其具有不同的用途。     

Short multiwavelength fiber laser made of a large-band distributed Fabry-Pe/spl acute/rot structure

Multiwavelength fiber lasers are obtained by writing two superimposed chirped fiber Bragg gratings in a photosensitive Er/sup 3+/--Yb/sup 3+/ codoped optical fiber. The chirped gratings create a distributed Fabry-Pe/spl acute/rot structure in which the resonating fields of the different laser lines are spatially separated, thus, reducing cross-gain modulation. We demonstrate multiwavelength lasers emitting simultaneously over 8 and 16 lines spaced by 50 GHz. The active structure is very compact having a total active length of 8 cm. We discuss how the properties of the device are governed by the parameters of the chirped gratings giving high flexibility in the laser design.     

线性chirp光纤光栅色散补偿器的理论与计算

从物理上解释了线性ｃｈｉｒｐ光纤光栅色散补偿器的工作原理，根据耦合理论，导出光纤光栅的基本方程，利用这一方程，计算了线性ｃｈｉｒｐ光纤光栅的响应特性。     

用遗传算法从时延特性重构光纤光栅参数

提出了采用遗传算法(GA)结合传输矩阵法从需要的时延特性对光纤光栅进行参数重构的方法。该方法以时延为目标函数,由光纤光栅参数,包括光栅长度、折射率调制、光栅周期和光栅啁啾,组成种群中的待优化的个体,经过若干代遗传得到最优结果。用实值编码遗传算法实现了对均匀光纤光栅、啁啾光纤光栅和切趾啁啾光纤光栅参数的重构。数值仿真结果表明该方法对光纤光栅的时延特性参数重构十分有效。由斜率为100ps/nm,最大时延为300ps,中心波长为1555.2nm的理想线性时延特性重构出切趾啁啾光纤光栅的参数。此方法可以有效地从时延信息中提取光纤光栅参数,能够应用在利用光纤光栅时延特性的光控相控阵天线设计中。     

啁啾光纤光栅的制备研究进展

对连续啁啾光纤光栅和阶跃啾光纤光栅的制备研究情况做了概述,并对各种制备方法的特点进行了简要分析。     

Investigation on reflection spectr a of chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings

The characteristics of chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings have been investigated by the use of transfer matrix formulation. While the characteristics of a chirped and phase-shifted fiber Bragg grating are the same as those of non- chirped one in some important aspects, both the reflection and transmission windows of a chirped and phase-shifted fiber Bragg grating can be broadened in a wide range. Therefore, chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings will have applications in WDM or DWDM optical communication systems. The work in this paper can be used to design the new devices based on chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings.