长周期光纤光栅及其组合透射谱的仿真研究

根据耦合模理论及模耦合方程推导了长周期光纤光栅的透射系数，反射比以及级联长周期光纤光栅的透射系数表达式，用Matlab对其进行仿真研究，并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随光栅长度、周期及耦合系数的变化规律，通过仿真实验，验证了系统特性．     

长周期光纤光栅及其组合透射谱的仿真研究

根据耦合模理论及模耦合方程推导了长周期光纤光栅的透射系数、反射比以及级联长周期光纤光栅的透射系数表达式,用Matlab对其进行仿真研究,并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随光栅长度、周期及耦合系数的变化规律,通过仿真实验,验证了系统特性.     

级联型长周期光纤光栅传输谱的研究

采用级联多个长周期光纤光栅的方法有效拓宽了长周期光纤光栅反射谱带宽.分析了LPFG透射谱的谐振峰的定位问题,并通过级联多段周期相同但长度和微扰不同的LPFG来形成一个级联型的长周期光纤光栅,然后通过使用传输矩阵的方法,对级联光栅的传输谱进行了数值分析.经过分析发现,如果适当地调整级联型长周期光纤光栅的各个参数如级联的段数以及各段的长度和微扰等值,则所得到的这个级联型长周期光栅的透射谱的有效带宽将显著地增大,其透射谱的形状也会发生显著改变.

Abstract：

An improved method of cascaded long-period fiber gratings (LPFGs) is proposed, which can effectively broaden the resonant spectrum bandwidth of LPFGs. The positioning of the resonance peak of transmission spectra in LPFGs was analyzed. A cascaded LPFG was obtained by cascading various LPFGs with the same period but different length and index perturbation. Transfer matrix method was used to numerically calculate its transmission spectrum, and it is found that the effective bandwidth will become wider and the shapes will correspondingly change if the related parameters in cascaded LPFG, such as the number of segments and length and index perturbations of each segment, are adjusted correctly.     

长周期光纤光栅透射谱仿真的新方法

通过对基于三层简化模型的长周期光纤光栅模式耦合机理的研究,提出了一种仿真长周期光纤光栅透射谱的新方法.该方法并不需要象传统的仿真那样需--求出各损耗峰的位置和带宽,而是直接将某波长下纤芯基模与各奇次包层模式耦合的透射率作为该波长的总的透射率并据此求出整个光栅的透射谱.模拟结果与已有的实验结果进行了对比,结果吻合得相当好.与其它方法相比,该方法直观、简单,编程、调试容易,具有强的可操作性.     

基于长周期光纤光栅液位传感器的实验研究

利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模间的耦合特性,设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同,随着液位的变化,其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量,当液位在0.0～17.5mm范围内变化时,LPFG透射功率分别变化了6.8719dB和13.4360dB,其灵敏度为0.389 6dB/mm和0.7678dB/mm。结果表明,液体的折射率越大,传感器的灵敏度越高,并且具有良好的线性关系。     

长周期光纤光栅中纤芯导模与包层模耦合分析

基于简化的长周期光纤光栅模型 ,从理论上分析了其纤芯导模与包层模之间的耦合 ,忽略了一些弱模式耦合 ,包括轴向的模式耦合 ,包层模之间的耦合 ,及基模与偶次包层模之间的耦合 ,在特定波长处只考虑数个奇次包层模耦合 ,简化了长周期光纤光栅的模式耦合 ,从而得到解析解 ,并由此得到相应的透射光谱。与其它模型结果相比较 ,其理论结果与实验结果吻合较好 ,计算量大为减少     

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.     

基于光子晶体光纤的长周期光栅

介绍在光子晶体光纤（PCF）中写入长周期光栅（LPG）的几种方法，研究基于PCF的LPG的传输特性及其与光栅结构的关系，分析了基于PCF的LPG的温度、应力特性和对环境材料折射率的不敏感性。     

长周期光纤光栅电压传感器系统

设计了一种基于长周期光纤光栅的电压传感系统.传感长周期光纤光栅横向粘贴在压电陶瓷上,并将被测工频电压施加于压电陶瓷的两端,压电陶瓷在电压的作用下产生同频伸缩并实现对光信号的调制.通过测量长周期光纤光栅的谐振波长的偏移量来获得被测的电压.实验结果表明,该电压传感系统可靠性好,精度高.     

基于超结构长周期光纤光栅的 OCDMA 编解码器

文章在分析长周期光纤光栅的透射特性的基础上,提出超结构长周期光栅(SSLPG)具有与超结构布拉格光栅(SSFBG)的反射谱相似的交叉透射谱,并提出利用色散补偿光纤(DCF)中基模和内包层模之间的模式耦合可制作基于SSLPG的光码分多址(OCDMA)时域扩展相位编码器.仿真表明,用SSLPG和SSFBG能获得相同的编解码效果.     

基于长周期光纤光栅和蝶形锥的光纤横向压力传感器

提出一种基于长周期光纤光栅(LPG)和蝶形锥(BTT)的光纤横向压力传感器。传感器是由LPG 和一 段单模光纤(SMF)熔接而成,其特点是在熔接处会形成一个BTT。实验中,横向压力作 用在LPG上, 干涉谱共振波长强度随横向压力的变化而变化。当横向压力从0.000 增加到1.225N/mm时,传感器的灵敏度 达到－10.476dB/(N/mm),是目前类似传感器灵敏度的2倍左右。本 文传感器具有灵敏度高、成本低和结构简单的优点,具有广阔的应用前景。     

基于超结构光纤光栅的混沌序列OCDMA系统

提出了一种双极性编解码的光码多分址(OCDMA)系统,采用混沌序列作地址码,并使用超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)作编/解码器。三阶Chebyshev映射能够产生具有良好相关性且适用于异步CDMA系统的双极性混沌序列,通过对三阶Chebyshev映射赋予一定初值,并进行反复迭代,得到一定长度的双极性混沌序列。根据地址码的特征,通过控制FBG的折射率分布形成SSFBG,利用SSFBG产生相应的双极性混沌序列作OCDMA系统的编/解码器。对系统性能进行了定量分析,在完全异步的情况下,推导了信噪比(SNR)与误码率(BER)的表达式。仿真分析了系统在不同码长下的BER随接入用户数的变化,并和使用Gold序列的情况进行了比较。结果表明,随着码长的增加,在接入用户数一定的情况下,系统具有较低的BER;由于混沌序列良好的自互相关性,相应的混沌序列OCDMA系统与使用Gold序列的系统相比具有较低的BER,并可以容纳更多的用户数。     

基于光子晶体光纤长周期光栅的双参数传感技术研究

利用高频CO2激光脉冲在折射率引导型的光子晶体光纤(PCF)上写制了长周期光栅(LPG),产生多个谐振峰。实验观察和理论分析均表明,这些峰是源于纤芯LP01模式向高阶纤芯LP11模式的耦合。通过研究产生的两个谐振峰随外界温度、弯曲、折射率和轴向应变的变化发现,LPG只对温度和轴向应变敏感,从而实现对弯曲和折射率均不敏感且能同时测量温度和应变的双参量传感器,减小了交叉敏感,其温度和轴向应变的灵敏度分别为10 pm/℃和-4.0 pm/με。     

边孔光纤长周期光栅的传感特性研究

采用CO₂激光脉冲技术在边孔光纤(SHF)上 写入长周期光栅(LPG),并对其温度、外界折射 率和弯曲的传感特性进行测试。实验表明, 当温度从20℃升高到80℃时,SHF-LPG的谐振波长随温度升高线性蓝移6.51nm, 温度灵敏度为－0.11nm/℃。其对外界折射率的敏感 度随折射率升高而增加,越 接近光纤包层的有效折射率灵敏度越高,测量范围为1.34-1.44;其 谐振波长随弯曲曲率的增加线性红 移,但弯曲传感灵敏度具有较强的方向相关性,最大达到9.36nm/m －1。     

基于周期压力写入的长周期光纤光栅的一阶光学微分器

根据一阶光学微分器的传递函数,理论分析了均匀 长周期光纤光栅(LPFG)作为一阶瞬态光学微分器应满足的条件。周期压力产生的LPFG能够通 过压力的控制加强光栅的模式耦合,因而得到大的光栅谐 振损耗,实验证明了周期压力在细径光纤上产生的LPFG能够产生大于50dB的谐振损耗。数值模拟结果表明,此光栅光 学微分器能够高精度地完成对高斯脉冲的微分运算,在超快全光信号处理、飞秒脉冲整形和 任意光脉冲产生等领域中有宽广的应用前景。     

基于等效相移光栅的双用户光码分多址系统

报道了基于等效相移光纤光栅编/解码器的2.5G b/s双用户光码分多址系统.系统中的两个并发用户可以各自独立地解码,并得到清晰的眼图.测量了单用户情况下系统的误码率曲线,误码率为10-9时编/解码引起的功率代价为0.7 dB.实验表明,使用基于等效相移光栅的编/解码器能够搭建可容纳多个用户的光码分多址系统.     

基于光子晶体光纤长周期光栅的传感器研究

详细研究了光子晶体光纤长周期光栅(LPG-PCF)的应力和温度特性,利用成功制作的温度不敏感PCF-LPG,实现了两种结构简单光纤传感器.在温度不敏感应力传感器中,PCF-LPG作为温度不敏感的应力传感头,当以波长为1553nm的分布反馈(DFB)激光器为入射光源、用分辨率为0.001dB的光功率计测量时,PCF-LP...     

混凝土中基于预埋式LPFG波长解调的耐久性健康监测

为了实现混凝土结构的耐久性健康监测,提出基于长周期光纤光栅(LPFG)折射率特性,将LPFG预埋入混凝土结构中,通过对LPFG的波长解调,实现钢筋锈蚀监测。钢筋发生锈蚀后,钢筋钝化层表面附近Cl-浓度的改变将影响钢筋周围混凝土的折射率,对LPFG进行波长解调并进行温度补偿,获知环境折射率变化进而判断钢筋的锈蚀程度。实验结果表明,钢筋锈蚀率达到12.6%时,对应的锈水折射率1.353 6仍小于LPFG可监测到的折射率范围,并实验获得了LPFG谐振波长漂移量与钢筋锈蚀率之间的对应关系。本方法无需化学试剂,全光纤化,能够准确地实现混凝土结构中钢筋锈蚀的早期至中期监测。     

高频CO2激光脉冲写入PCF-LPFG传感特性研究

采用高频CO2激光技术在柚子型光子晶体光纤(PCF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),并对其温度、应变和弯曲特性进行了实验研究。实验测得,PCF-LPFG谐振波长的温度和应变灵敏度分别为0.002nm/℃和0.001 8nm/με,谐振峰损耗值对温度和应变不敏感。由于高频CO2激光写入为单侧写入,导致PCF-LPFG透射谱的弯曲特性与方向和曲率直接相关。选择弯曲灵敏度较大的方向进行了弯曲测试,测得在一定的曲率范围内,PCF-LPFG的谐振波长及谐振峰损耗值的灵敏度分别为-5.45nm/m-1和3.32dB/m-1。基于PCF-LPFG的透射谱温度不敏感特性,本文为制作不受温度影响的应变和弯曲传感器提供了新的方法。