电极放电对光纤光栅光谱特性的影响

采用电极脉冲电弧放电激励紫外曝光刻写的光纤布拉格光栅(FBG),重点研究了电极在栅区不同位置放电对光纤光栅光谱特性的影响。实验发现,在电极放电激励时,光栅反射率下降,光谱展宽并红移,放电引起的光谱变化具有可逆性。采用传输矩阵方法,在理论上分析了光纤光栅在电极放电产生的非均匀温度场下的光谱特性,与实验结果吻合。特别地,当电极在栅区中心位置放电时,光栅反射率下降幅度达到最大,反射谱峰值比无电极放电时小12dB,表现出开关量特性。     

超声脉冲纵波调制光纤光栅的光谱特性研究

针对光纤光栅传感器网络密度与容量的提高,提出将超声脉冲纵波导入光纤,传播过程中将会影响光栅的光谱,实现对光纤光栅进行标记与区分。开展了不同激励信号参数对于光纤光栅光谱影响的研究,利用ANSYS软件对超声脉冲纵波在光纤中的传播过程进行仿真,建立了基于傅里叶模式耦合理论的超声脉冲纵波对于光谱的调制模型,并对该模型进行了仿真分析。仿真结果表明,与梯形脉冲纵波相比,在相同条件下高斯脉冲纵波调制幅度减小12 pm,但调制稳定性优于梯形脉冲纵波,减小高斯脉冲纵波脉宽会提高调制幅度,但是脉宽过小会使应变产生拖尾,降低调制效果。在本文的条件下脉宽为34 μs的高斯脉冲纵波调制效果最佳,可以在保证调制幅度为82 pm的同时使得光谱中心波长红移蓝移各一次。仿真结果为超声脉冲纵波调制光纤光栅激励信号参数的选择提供了参考,为利用超声脉冲纵波区分光纤光栅打下基础。     

超声脉冲导入光纤光栅的动态光谱特性研究

提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅值放大,高效地耦合进光纤光栅;采用CCD成像法高速采集光纤光栅在时域上的动态反射光谱,分析其时域上的光谱变化规律。结果表明:超声脉冲波长远大于光纤光栅长度时,超声脉冲导入的光纤光栅可有效搬移光谱,在脉冲作用时刻中心波长发生漂移。为超声脉冲与波分复用解调技术相结合提供参考。     

线形腔半导体可饱和吸收镜被动锁模掺镱光纤激光器

皮秒脉冲在超连续谱光源中具有重要应用,基于线形腔搭建了半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器,详细分析对比了激光器中所用光纤光栅的反射率、反射带宽以及SESAM的宏观特性参数对锁模激光器输出脉冲特性的影响。实验结果表明:选择10%反射率和0.3nm反射带宽的光纤光栅比较有利于激光器的稳定锁模;光纤激光器对SESAM参数的适用范围比较大,SESAM的非饱和损耗对激光器输出平均功率影响较大,SESAM的非饱和损耗越小,激光器输出脉冲的平均功率越高。     

均匀非均匀光纤光栅反射谱透射谱特性研究

文中阐述了光纤光栅的分类以及它们的特点和应用,根据光的耦合模理论应用MATLAB仿真均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率特性和非均匀啁啾光纤光栅反射率透射率特性,研究得到均匀周期布喇格光纤光栅和非均匀啁啾光纤光栅的反射率、透射率与光栅长度L成正比,L＝10mm时反射率和透射率接近100％,对比得到均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率,啁啾光纤光栅具有较宽的反射谱透射谱。研究结论为均匀非均匀光纤光栅器件制作提供理论依据。     

高斯脉冲在光纤中传输的光纤光栅色散补偿研究

高斯脉冲在光纤中传输一段距离后，啁啾系数和脉冲宽度均要发生变化，不同啁啾系数和脉冲宽度的高斯脉冲经过啁啾光纤光栅反射后的脉宽压缩特性也不同。本文介绍了啁啾高斯脉冲在光纤中的传输特性以及啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性。理论分析和实验均表明，使用啁啾光纤光栅实现长距离色散补偿时，最佳色散补偿长度与光栅位置有关。     

基于啁啾光纤光栅的单光源产生毫米波研究

利用切趾啁啾光纤光栅进行波长精确滤波选择和脉冲压缩的功能,给出了用光外差法将单一光源形成差频再经拍频后生成射频信号的单光源产生毫米波的方案。理论分析和数值计算结果表明,采用切趾啁啾光纤光栅的单光源产生毫米波能使系统具有波长稳定、相位噪声低、频率调整方便等优点。基于啁啾光纤光栅对光脉冲的压缩作用,该方案系统能降低由光纤色散引起的信号重叠干扰。     

光栅色散渐减和损耗对布拉格孤子传输的影响

运用有限差分法数值模拟了布拉格孤子在光纤光栅中的传输,计算和分析了光栅色散与光栅损耗对布拉格孤子传输的影响.结果表明,光栅色散渐减使脉冲的峰值增大,光栅损耗使脉冲展宽,两者对布拉格孤子在光纤光栅中的传输具有互补性,即两者对布拉格孤子的传输作用相反.在一定的情况下,两者使布拉格孤子在光纤光栅中稳定地传输.     

无拍频1570nm光纤激光器及其在2μm波段激光产生中的应用

实验研究了基于光纤布拉格光栅(FBG)的直接输出1570 nm单波长光纤激光器,采用光纤耦合器搭建塞格纳克宽带反射器并与部分反射光纤光栅构建直腔激光器,通过优化光栅反射率和输出方向实现了最高谐振效率为24.42%、最大输出功率为2.8 W、边模抑制比为65 d B的1570 nm光纤激光直接输出。通过增大腔长增加激光器谐振纵模数量,从而基于纵模间的平均效应实现了1570 nm单波长光纤激光器的稳定无拍频输出,进而利用该激光器作为掺铥光纤的泵浦源实现了2μm波段光纤激光器被动锁模输出。     

基于光功率补偿下的弱光栅光谱质量分析方法

针对大容量光纤光栅传感网络存在前端与末端反射率不一致的问题，利用一种自适应光功率补偿的方法，使经过补偿后的光纤光栅反射光谱的反射功率差别不大，解决了光栅传感网络前后端反射率不一致的问题，在此基础上针对光纤光栅的光谱质量至今没有完整的体系进行评估，提出了利用阈值、光谱信号特征提取以及特征数据计算对比，从反射功率、3 DB带宽宽度、旁瓣抑制比以及主峰不对称性等方面逐步进行质量评价，覆盖了光纤光栅谱型的各个特征，由评估情况观测光谱有无畸变，由此评价光纤光栅的质量。实验表明，在利用光功率补偿，解决光谱反射率不一致问题的基础上，本评价体系可以全面快速地识别出现畸变的光纤光栅，并标明畸变类型，有利于针对不同类型的畸变进行处理修整，且误检率较低。     

啁啾光纤光栅引起的系统色散功率代价

分析了啁啾光纤光栅对光脉冲信号的作用 ,计算光脉冲经过一定距离传输并由啁啾光纤光栅进行色散补偿后的脉冲展宽情况 ,同时分析啁啾光纤光栅群时延抖动对系统色散代价的影响。在系统色散功率代价一般要小于1dB的条件限制下给出啁啾光纤光栅群时延抖动的幅度、周期与系统单信道速率这三个参量之间存在相互关系     

双光纤布拉格光栅波长锁定器的设计与制备

运用耦合模理论推导了双光纤布拉格光栅的透射率和反射率的解析表达式,利用相关表达式计算和分析了双光纤布拉格光栅的反射特性,并与单光纤布拉格光栅作了比较.讨论了双光纤布拉格光栅反射特性与光栅间距、光栅长度和折射率微扰最大值之间的关系,为双光纤布拉格光栅波长锁定器的设计与制备提供了理论依据.最终获得双光纤布拉格光栅的结构和特性参数,并与实测的数据进行比较,结果表明两者较为一致.     

基于弱光栅阵列增强的Φ-OTDR传感系统性能分析

在基于弱光栅阵列增强的相位敏感光时域反射技 术(Φ-OTDR)传感系统中,通过以弱光栅阵列(FBG)的反射信号代替传统Φ-OTDR中的瑞利散射信号,并通 过匹配干涉仪来解调出相位变化,实现分 布式测量。本文研究了弱光纤光栅阵列对Φ-OTDR振动传感系统 信噪比(SNR)改善的效果,并分析了随 之带来的串扰影响。实验结果表明,相比于传统Φ-OTDR传感系统,采用约－35 dB反射率弱光栅阵列增强 的Φ-OTDR传感系统有着更低的相位噪声水平,信噪比提高了33 dB;由于弱光栅阵列中的串扰影响,在 光纤2.4 km处的噪声水平相比于入射端上升了18 dB,但仍然好于无光栅阵列的Φ-OTDR系统。     

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。     

光脉冲色散展宽的光纤光栅透射补偿

分析讨论了利用变迹均匀光纤光栅的透射色散对光纤中传输的脉冲色散展宽进行压缩补偿。给出了啁啾高斯脉冲的补偿原理,计算了相关的曲线和光纤光栅的相应参数。通过选择光纤光栅的不同参数,可以使色散展宽的高斯脉冲经光栅后几乎完全恢复原状或受到进一步压缩。     

光纤端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器的输出影响

为了实现光纤光栅外腔半导体激光器良好的单纵模输出,通过加入空气间隙区改进了基于射线法的光纤光栅外腔半导体激光器理论模型,并结合稳态速率方程研究了小注入情况下,光纤端面反射率对激光器输出特性的影响。仿真结果表明,在光纤端面反射率与光栅反射率可比拟的情况下,减小光纤端面反射率,可增大主模与其他波长模式的损耗差异,加强光纤光栅的选模作用,更好的实现单纵模输出,但同时也会增大激光器的阈值电流。     

基于SPSS软件的取样光栅传感特性分析

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了取样光栅反射谱,取样光纤光栅在受到外界环境应变和温度影响时,其反射光谱的反射率和波长会发生变化。通过测量反射光谱的反射率变化和波长漂移,就能够实现用单根的取样光纤光栅同时测量应变和温度。通过仿真实验获得了取样光纤光栅的应变和温度传感数据。利用SPSS13.0统计学软件计算出了取样光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式,得到系数矩阵中A,B,C,D分别为-0.00033/ε,-0.00011/℃,-0.00055nm/ε,0.013nm/℃。应变测量范围为0~180     

光纤光栅制作技术研究

光纤光栅在光纤通信、光纤传感及光纤光学等领域内具有重大的应用价值,近年来受到了人们的广泛关注和高度重视.文中介绍了光纤的增敏方法及常用的光纤光栅制作方法,分析了各种光纤光栅制作方法的优缺点,并通过实验成功制作了反射率达到99.96%的单模光纤光栅.     

两级串级拉曼全光纤激光器的数值模拟及分析

用双通结构理论对采用光纤光栅做腔镜的两级的串级拉曼激光器进行了数值模拟。在此基础上,分析了光纤长度、谐振腔损耗及输出镜反射率等因素对两级掺磷全光纤拉曼激光器的输出功率、阈值、斜率效率等输出特性的影响,并给出了串级拉曼激光器的优化设计参数。     

弱反馈光纤光栅外腔半导体激光器特性研究

分析了弱反馈光纤光栅外腔半导体激光器的工作原理 ,将反馈作用等效为光子寿命的改变 ,利用激光器简化多模速率方程理论计算了外腔激光器输出功率和边模抑制比随光栅反射率的变化关系 ,得出外腔激光器存在光栅最佳反射率的结论。并对用不同反射率光栅作外腔的半导体激光器进行了实验比较 ,对此结论进行了验证。实验中获得了边模抑制比达 2 5dB的单模输出