布拉格光纤光传输特性研究

研究了布拉格光纤结构对光传输特性的影响。对等周期结构的径向分布、高低折射率径向包层分布和准周期径向分布等布拉格光纤结构建立了光子晶体光纤仿真软件,对光场振幅三维分布、轴向传输流分布以及径向包层数对传输特性的影响进行了计算机仿真研究,研究结果对布拉格光子晶体光纤的实际加工具有重要的参考意义。     

布拉格光纤色散特性的研究

布拉格光纤是由在径向折射率呈周期分布的多层介质圆环构成的一种光纤。由于多层的几何结构特征，布拉格光纤表现出与普通光纤不同的色散特性。引入等效折射率法(EIM)结合多层光波导理论来分析布拉格光纤，对于布拉格光纤的色散特性进行了深入的分析，得到了布拉格光纤色散的比例性质(scaling properties)，并举例说明利用波导色散与结构参量的关系，通过调整布拉格光纤的结构参量，灵活地设计其色散特性。     

布拉格光纤激光器热效应研究

提出了布拉格光纤激光器的稳定热模型,并通过热传输方程和数值有限元方法对其温度分布特点进行了分析,并对布拉格光纤激光器的温度分布不均匀产生的热应力分布进行了计算,结果显示该型激光器的热应力小于熔点时石英的临界应力。     

光纤布拉格光栅的高温特性研究

采用相位掩模法制作的掺Ge石英光纤布拉格光栅(FBG)作为实验对象,监测FBG从30℃到850℃谐振波长随环境温度的变化,研究FBG的高温特性。实验结果表明,FBG处于30℃～690℃时,其谐振波长与温度间有良好的线性关系;随着温度的升高,FBG的谐振波长温度关系开始偏离其原有的线性;在温度达到837℃时,FBG的光栅特性消失;如果FBG工作在失效温度范围以内,则FBG具有良好的重复性。通过分析研究,提出了用原子弹性模型解释FBG在高温状态下失效原因的新观点。     

光纤布拉格光栅横向应变特性的研究

根据耦合模理论，对光纤布拉格光栅(FBG)的横向应变特性进行了深入研究，并采用数值分析方法对光纤布拉格光栅在平面应变和应力情况下进行了模拟分析：对于平面应变情况，一个谐振峰向波长增大的方向移动，而另一个谐振峰向波长减小的方向轻微移动；对于平面应力情况，两个谐振峰都向波长增大的方向移动。设计了相应的实验进行验证，实验结果与理论分析相符；该实验结果表明光纤布拉格光栅的横向应变情况介于平面应力和平面应变之间，而且更接近平面应力情况。根据理论分析，横向应变与纵向应变对波长漂移的贡献不一样，从而使三维应变测量成为可能。     

均匀光纤布拉格光栅横向受力特性的理论分析

对均匀光纤布拉格光栅(FBG)中间一段横向受力特性在仿真的基础上作了理论和实验研究。采用传输矩阵法分析了光纤布拉格光栅中间一段横向受力时的反射谱变化,并且基于传输矩阵法进行了数学推导。当光纤布拉格光栅中间一段受到横向力时,反射谱的反射峰发生分裂,并且分裂点随受力大小的变化呈线性、周期性的移动。给出了线性表达式,分裂点以11.06 N为周期在光纤布拉格光栅的全波带宽内移动,周期内分裂点波长漂移相对于受力的灵敏度约为带宽与周期的比值,周期大小与受力光栅长度无关。给出了详细的理论分析、仿真结果和实验图谱,实验结果与仿真效果一致。     

布拉格光纤光栅反射和色散谱特性的研究

采用模式耦合理论同了描述光纤光栅特性的理论模型,分析了布拉格光纤光栅的反射和色散谱特性,并利用数值模拟方法了光机的结构参数优化设计的方案所得结果可作为这类布拉格光纤光栅结构参数设计的参考依据。     

正十边形光子晶体光纤布拉格光栅传感特性的研究

研究了正十边形对称结构光子晶体光纤布拉格光栅(PCFBG)特性,分析了不同空气孔层数以及不同占空比对布拉格光栅反射谱的影响.在此基础上,对正十边形光子晶体光纤光栅的传感特性进行了研究.研究表明:随着温度的增加,该光纤光栅的反射谱谐振波长明显向长波方向偏移;随着应力的改变,光纤光栅的反射谱谐振波长变化趋势不明显.该光栅具有对温度敏感,对应变不敏感的特点.这种空气孔排列为正十边形对称结构的光子晶体光纤光栅有望应用在光子晶体光纤光栅的传感领域中.     

叠印光纤布拉格光栅的谱特性研究

采用耦合模理论(CMT)与传输矩阵法(TMM)相结合的方法分析复杂结构的光纤布拉格光栅(FBG)的谱特性。对FBG的CMT进行简化处理,将叠印FBG(SIFBG)的相移项和啁啾项进行合并,得到了简洁准确的SIFBG折射率调制表达式,进而利用TMM对均匀叠印、同啁啾叠印、不同啁啾叠印与同啁啾多次叠印4种结构的FBG的进行了分析与计算,得到了其谱特性,并研究了4种叠印光栅的基本特点与应用。对均匀叠印与同啁啾叠印光栅进行了实际制作与测量,结果与理论基本相符,验证了本文方法的有效性。     

逆抛物型梯度折射率纤维的光传播理论

本文从光线方程和近轴波动方程出发,研究了光在逆抛物型梯度折射率纤维中的传播规律。详细分析了纤维特性参数(g_0、L)及入射光束参数(ω_0)对光传播特性的影响,得出了对开拓梯度折射率纤维透镜在激光光电子装置中应用的有益的结论。     

裸光纤Bragg光栅的温度传感特性研究

从理论上分析了光纤Bragg光栅的温度传感原理,并通过实验对裸光纤Bragg光栅的常温温度特性进行了测试。实验结果与理论分析基本一致,证明裸光纤Bragg光栅在常温下的中心波长与温度变化呈良好的线性关系,为其用作温度传感器提供了理论和实验依据。最后,指出了光纤Bragg光栅温度传感器在实际工程化应用中所需要解决的问题。     

Characteristics of Bragg Gratings in All-Solid Photonic Bandgap Fiber

We report on fiber Bragg gratings in all-solid photonie bandgap fiber that was composed of a triangular array of high-index Ge-doped rods in pure silica background with fluorine-doped index-depressed layer surrounding the Ge-doped rod. Fiber Bragg gratings were photowritten with 193 nm ArF excimer laser and characterized for their response to strain, temperature, bending, and torsion. These gratings couple light from the forward core mode to not only backward core mode but also backward rod modes. This results in multiple resonance peaks in the reflection spectrum. All resonance wavelengths exhibited the same temperature and strain response with coefficient similar to that of Bragg gratings in standard single-mode fiber. The strength of the resonance peaks corresponding to the backward rod modes showed high sensitivity to bending and torsion.     

基于光纤布拉格光栅加速度传感器的研究进展

随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机理及性能指标,指出了实际应用存在的关键技术问题,并对未来的发展进行了展望,为设计新型探头结构及探头的实用化提供了借鉴。     

利用剪滞法对包覆光纤布拉格光栅应力传递规律的研究

报道了一种分析包覆光纤布拉格光栅(FBG)传感器应力传递规律的方法。利用剪滞法理论将光纤布拉格光栅和其包覆材料看成一种复合体,从力学角度分析光纤布拉格光栅被包覆后的应力传递规律,得到当光纤布拉格光栅一定时,被包覆光纤布拉格光栅的应力传递系数仅与包覆材料的尺寸和杨氏模量有关。采用三种不同的包覆材料(聚合物、毛细钢管和毛细铜管)对光纤布拉格光栅进行了多个半径的封装,验证包覆光纤布拉格光栅的应力传递系数,实验证明,理论结果和实测数据基本吻合。     

Bragg光纤光栅的非线性开关特性研究

从耦合模理论出发,通过单独改变入射波中心波长、光纤光栅长度及耦合系数,数值研究了光纤光栅双稳态开关特性,给出了输入输出特性与这些参数的单一依赖关系曲线,得出一些有意义的结论.在此基础上,对如何减小非线性开关阈值进行了总结和探讨,并提出运用稀土掺杂光纤光栅与F-P腔相结合的结构来降低光开关阈值.     

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Bragg光栅的电磁波理论及其数值分析

以电磁波耦合模理论为基础,在正向基模与反向包层模的耦合作用存在时,导出了光纤Bragg光栅的反射率、透射率的解析表达式.通过对相关理论结果的数值分析,研究了光纤Bragg光栅的光谱特性,表明了光栅参数以及包层模式对其光谱特性的影响.所得结果为光纤光栅器件的优化设计及其应用提供了理论基础.     

光在纤维介质中传播的研究

利用光线追踪方法在近轴近似下模拟了高斯光束在不同折射率分布纤维状介质中的传播。针对等离子体对激光的导引和离焦现象 ,以及应用激光操纵粒子的空心环状光束产生进行了模型化分析和讨论。