双信道解复用长周期光纤光栅的实验研究

长周期光纤光栅是近几年出现的一种波长选择滤波器件。利用其波长选择损耗特性,提出将之用于1310nm/1550nm波分复用系统的解复用。采用电弧熔融刻槽的方法,制备了长周期光纤光栅。并通过控制电弧放电过程和光栅的周期长短及周期数,得到了较为理想的谱特性。结果显示,其通道插入损耗能够小于0.5dB,20dB损耗阻带带宽可达15nm,信道隔离度估计约25dB。     

单模石英光纤和塑料光纤自动耦合系统

作为短距离通信网络的理想传输介质,塑料光纤(POF)具有广阔的应用前景.然而单模塑料光纤和其他光纤之间连接的连接器目前还没有产品.研制了一种可实现单模塑料光纤和单模石英光纤之间的自动连接(耦合)系统.该系统通过上位机控制部分对于光功率计和采集图像的反馈数据进行分析处理,进而驱动高精度位移步进电机,使两光纤达到精确耦合,从而为单模塑料光纤和塑料光纤光栅的进一步研究打下了坚实的基础.     

侧边研磨应力双折射型保偏光纤光栅实验

利用自制研磨机侧边研磨了应力双折射型偏振保持布拉格光纤光栅(PMFBG),并对研磨过程中的透射光谱与反射光谱进行了监测.研磨过程中造成的功率损耗小于0.6dB,PMFBG的两个布拉格波长均发生了漂移,且两者的间距有变小的趋势.通过曲线拟合得到了两个偏振态的有效折射率随研磨深度的变化规律,并分析得出:光纤芯子中心的应力双...     

一种可调谐掺铒光纤激光器的研究

文章基于掺铒光纤在1 550 nm波段的增益特性,利用光纤光栅作为调谐装置,设计了可调谐光纤光栅激光器的简单结构,通过改变光纤光栅的温度对光纤激光嚣的波长进行了调谐.更重要的是实验分析了不同掺铒光纤长度对激光输出功率的影响,在温度为25℃时,实验中分别取10、20和30 m 3种不同光纤长度进行了测试,结果表明,不同长度的掺铒光纤,其阀值不同.     

用于1064nm波段的45°倾斜光纤光栅的研制及其偏振特性研究

研究分析了45°倾斜光纤光栅的工作机理。利用紫外曝光法,将周期为1070 nm的相位模板旋转一定角度后,在光敏光纤上成功写制了45°倾斜光纤光栅,通过拼接写制技术,写制的光栅栅区长度为24 mm。对写制的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性进行了研究,在1064 nm处偏振依赖损耗值为11.8 dB,在1050~1100 nm范围内的偏振依赖损耗值保持在9 dB以上。导致其偏振依赖损耗值偏低的主要原因为相位模板的周期不匹配以及光栅栅区长度不够。经过优化后该器件可作为光纤起偏器件使用。     

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。     

通过玻璃结构变化在纯石英光子晶体光纤中写入长周期光栅的制作及谐振波长

业已证实，利用玻璃结构变化，可以在纯石英光子晶体光纤中写入长周期光栅(LPG)而没有物理变形。通过电弧放电引起的玻璃结构变化来制作具有不同光栅周期的LPG。结果发现，谐振波长随着光栅周期的增大而减小，与在常规光纤中制作的LPG大不相同。在长波长范围内开始支持二阶芯模，且在那里出现两个谐振峰值。这是由于相对于波长来说，纯石英芯与多孔包层之间的折射率差增大。     

基于超结构光纤光栅的新型OCDMA编解码方案

提出了一种基于超结构取样光纤光栅的光码多分址(OCDMA)编解码器.以修正Walsh码为例,研究了利用间隔光0.8 nm的超结构取样光纤光栅编解码器的实现方法,通过控制温度实现了基于超结构取样光纤光栅的OCDMA编解码器的变址.研究表明:采用该编解码器实现谱域编码,可以避免光纤光栅串联方案中多个光纤光栅接点引起的损耗,易通过应力或温度变化调节中心波长、尺寸小及调谐方便,有利于实用化.     

长周期光纤光栅单损耗峰实现轴向应变和温度双参量

由于长周期光纤光栅进行传感时存在温度交叉敏感的问题,因此,提出了一种长周期光纤光栅单损耗峰实现温度与轴向应变双参量同时传感的方案。实验制备长周期光纤光栅并分析光栅损耗峰随温度和轴向应变变化的特性：温度导致光栅中心波长漂移,温度灵敏度为90 pm/℃,但是对强度几乎没有影响;轴向应变主要影响光栅的强度,轴向应变灵敏度为12 dB/mε,对中心波长影响较小。实验结果表明,利用长周期光纤光栅单损耗峰从波长漂移和强度变化两个维度进行分析,可以实现温度、轴向应变的双参量同时传感。该方案结构简单,迟滞、重复特性好,具有一定的实际应用价值。     

基于压力槽可调谐长周期光纤光栅模块的设计

提出一种基于机械微弯变形法的能够同时生成不同谐振波长的多个长周期光纤光栅的制作方案.仿真分析了该方案中各参数(如光栅有效长度、倾斜角度以及外界应力)变化对长周期光纤光栅损耗峰深度和谐振波长的影响.结果显示,长周期光纤光栅的损耗峰深度主要受光栅有效长度和压力影响,而倾斜角度大幅度改变谐振波长位置.     

基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究

近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器.本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计.在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13mV/μm,保证了测量的精准度.这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标.     

全光纤热光型可变光衰减器

根据光纤包层中的倏逝场机制,将具有热光效应的聚合物材料直接覆盖在侧边抛磨光纤上,进行了全光纤热光型可变光衰减器(VOA)的研究.根据理论分析,确定了在侧边抛磨光纤的抛磨区上覆盖材料的折射率与纤芯中光衰减量之间的关系,为选择适当折射率的热光材料提供依据.设计适当的侧边抛磨区,利用先进的轮式侧边抛磨技术,制备了侧边抛磨光纤,以达到最佳可变光衰减效果.采用螺绕电极和优化封装,制作出性能优良的全光纤热光型可变光衰减器.性能测试表明,器件插入损耗小于0.1 dB,衰减范围为0~80 dB,偏振相关损耗小于0.02 dB,背向反射大于70 dB.该方法制作的全光纤热光型可变光衰减器具有可用电驱动调控、可靠性高等优点.     

Effects of thermally induced optical fiber shifts in V-groove arrays for optical MEMS

Thermally induced optical fiber shifts in the joints consisting of an optical fiber, epoxy adhesive and silicon substrate were simulated using a FEA (finite element analysis) package. Experiments using a real-time micro-moiré system were also performed at temperatures of 25, 40, 60, 85 and 100 °C for confirmation of the FEA results. The optical coupling loss, caused by the fiber shifts, of a single-mode fiber to fiber and a laser diode to a fiber was studied. The results revealed that thermally induced fiber shifts increased with the number of V-groove channels. The optical coupling loss is the greatest during thermal loading for the outer fiber in the four channels V-groove array. Optical losses of 0.334 and 0.346 dB for fiber-to-fiber coupling and 1.54 and 1.56 dB for laser diode to fiber coupling were calculated using the fiber shift values obtained from the FEA and experiments, respectively, for the outermost fiber joint in the four channels V-groove array at 100 °C. The effects of fiber shifts especially the shift of the fiber that is positioned at the outermost V-groove in the array cannot be ignored.     

一种新型的STM探针

以普通的石英光纤为材料，用熔拉腐蚀复合的方法制备出nm量级的光纤探针，而后在针尖表面镀上数十nm厚的金属膜，达到导电性，使其能传导隧道电流，从而研制出一种新型的扫描隧道显微镜（STM）光纤隧道探针，在STM上取得了比较理想的实验结果。本文将光纤隧道探针与金属隧道探针作了比较，并对其性能作了分析。     

反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法

设计了一种反射型保偏光纤温度传感器,介绍了其原理并给出了传感方程。分析表明:光路传输损耗变化是引起传感方程参数变化的主要原因,在需要重装光路的应用场合,需要对传感方程参数进行现场校准。结合输出信号和传感方程系数的特点和关系,将传输损耗与传感器本征参数分离,提出了一种简单实用的现场校准技术并建立了计算模型。采用该技术,在校准时只要给出传感头所处位置的一点温度值便可实现传感方程所有参数的校准。搭建了实验系统,通过改变光路传输损耗进行了校准实验,分别采用曲线拟合和模型计算方法进行了数据分析和对比,对该方法进行了验证。实验表明,在-30～60℃的温度范围内,校准前后温度传感器的精度均可达到±0.5℃。     

塑料光纤耦合器的分析和研制

研究了一种新型的塑料光纤耦合器件.采用超声波熔接法制作塑料光纤耦合器,制作过程方便可行.分析了这种耦合器的长度和压缩厚度的变化对耦合比的影响,实验测试结果和计算机模拟分析基本一致.提出了降低工艺过程中的附加损耗的措施,实际制得的塑料光纤耦合器的耦合比和附加损耗能满足短距离通信上的使用要求.     

基于分布式应变的三芯光纤形态重构算法研究

为了利用分布式光纤传感技术测量的光纤应变进行三芯光纤三维形态重构,设计 了重构算法, 并利用有限元求解数据进行了验证。首先,设计了三芯光纤曲率和弯曲方向采样值的计算方 法,利用三次 样条插值法构建了曲率和挠率连续函数,基于Frenet-Serret框架设计了弧长参数下的空间 曲线公式;然后 构建了三芯光纤有限元模型,求解并提取了单向弯曲和S形弯曲的光纤应变分布数据,并带 入设计的算法 中进行求解,实现了三芯光纤的三维形态重构;最后通过均方根误差和归一化准确度对重构 误差进行了计 算和分析。结果表明,设计的三芯光纤三维形态重构算法误差控制在0.07%以内。该算法还原效果好,精度高,具有一定的理论和工程应用价值。     

模场直径对单模光纤接续损耗的影响

模场直径描述了单模光纤所传输的光能在光纤中的分布情况,对于单模光纤耦合和接续是一个很重要的参数。光纤中光能分布情况可用高斯公式描述。在这种情况下,我们可算出两根待接光纤的模场直径不同所引起的接续损耗。通过试验数据的分析,可以看出试验结果和理论计算较为接近。本文仅涉及模场直径对单模光纤接续损耗的影响。     

Effect of temperature rise and hydrostatic pressure on microbending loss and refractive index change in double-coated optical fiber

This paper presents an analysis of the effect of temperature rise and hydrostatic pressure on microbending loss, refractive index change, and stress components of a double-coated optical fiber by considering coating material parameters such as Young's modulus and the Poisson ratio.

It is shown that, when temperature rises, the microbending loss and refractive index changes would decrease with increase of thickness of primary coating layer and will increase after passing through a minima. Increase of thickness of secondary coating layer causes the microbending loss and refractive index changes to decrease.

We have shown that the temperature rise affecting the fiber makes the microbending loss and refractive index decrease, linearly. At a particular temperature, the microbending loss takes negative values, due to tensile pressure applied on the fiber.

The increase of Young's modulus and the Poisson ratio of primary coating would lower the microbending loss and refractive index change whereas in the secondary coating layer, the condition reverses.     

光纤检测中数据处理方法研究

随着光纤的应用日趋广泛,在一些领域(例如军事)对光纤的质量提出了更高的要求。光纤生产过程中产生的微小气泡等缺陷,因影响光纤的强度和光纤中信号的传输质量而使精密系统受到影响,有时这种影响甚至是致命的。因此寻求一种有效的、非接触的、在线的和快速的光纤微小缺陷检测方法非常重要。光电混合联合变换相关器是方法之一。该方法的关键是如何提高系统的识别能力。文中通过对用该方法得到的数字化功率谱特性的研究,提出用减小功率谱直流项和二值化两种方法进行数字化处理。实验结果表明,两种方法都能提高系统相关输出的信噪比,减小中间峰的强度,从而使系统的识别能力得到很大程度的提高。