长周期莫尔光栅的理论研究

长周期光纤光栅作为一种损耗型的带阻滤波器，在光纤通信和光纤传感器领域有着广泛的应用。结合长周期光纤光栅的传输特性，利用传输矩阵法对多种长周期莫尔光栅的透射谱进行了理论模拟。分析结果表明，莫尔光栅技术在制作高性能的相移长周期光栅和变迹长周期光栅上有着很好的应用前景。     

长周期莫尔光栅的实验研究

相移长周期光栅和变迹长周期光栅作为两种特殊的长周期光纤光栅,由于其特殊的光谱特性,受到了人们的关注。结合长周期莫尔光栅理论,利用紫外逐点写入和两次曝光法,通过灵活地控制两次曝光的周期、起始位置、曝光量等制作参数,在高掺锗载氢光纤上写入了多种长周期莫尔光栅,实现了长周期光纤光栅的相移效应和变迹效应。结果表明,莫尔技术可以被很好地应用于相移长周期光栅和变迹长周期光栅等特殊光栅的制作。     

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。     

变迹相移光纤光栅传输谱的研究

用传输矩阵法对变迹相移光纤光栅的传输谱进行了分析,着重分析了相移点数、变迹函数的类型对光栅传输特性的影响。分析表明：可以通过改变光栅的相移点数、选择不同的变迹函数,研制用于WDM和DWDM的滤波器。     

基于莫尔光纤光栅的带通滤波器

通过改变写入条件,控制两次曝光量、光纤拉伸大小和起始位相差等参数,可以调整π相移点的位置,制作出符合要求的相移光纤光栅.用同一块均匀相位板在普通的SMF-28单模光纤上制作出了3 dB带通宽度分别为0.01和0.5 nm的带通滤波器,符合理论模拟的计算结果.利用啁啾量为10 nm/cm,长度为1 cm的啁啾相位掩模板制作了7信道的带通滤波器.     

变迹光纤光栅中布拉格孤子相互作用特性的数值研究

在耦合模理论基础上,运用有限差分法分别数值模拟了布拉格孤子在抛物线平方变迹和高斯变迹光纤光栅中的相互作用。结果表明,同振幅孤子对在不同变迹光纤光栅中的相互作用特点都具有一定的规律性。在高斯变迹光纤光栅中,合适选择相对相位和相对振幅等参数可以使两个不同振幅孤子的相互作用表现为排斥作用,而在抛物线平方变迹光纤光栅中两个不同振幅孤子相互作用较复杂。     

抛物平方变迹线性啁啾光纤光栅色散补偿性能分析

提出了一种抛物平方变迹函数。通过数值模拟,发现它所描述的线性啁啾光纤光栅(FBG)具有良好的色散补偿性能。在取相同参数的情况下,分别用高斯、抛物平方变迹下的线性啁啾FBG去补偿100km标准单模光纤产生的色散。后者在显著提高输出脉冲的峰值强度的同时,很好地消除了其尾部出现的旁瓣。补偿结果表明：抛物平方型函数比高斯型函数的变迹效果更理想。     

线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的理论研究

以经典耦合模理论为基础,结合线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的结构特性,给出了线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的耦合系数和耦合模方程,并用龙格库塔迭代法数值求解耦合模方程,对该类型光栅的光谱特性和时延特性进行了理论分析。分析结果表明,线性啁啾长周期莫尔光纤光栅的相移特性和切趾特性,使得该类型光栅在波分复用全光网中有着很好的应用前景,如可用作宽阻带带阻滤波器、宽阻带梳状滤波器、色散补偿器等。     

变迹光栅孤子速度与时延特性研究

基于非线性耦合模方程组（NLCME）的解析孤子解, 讨论了均匀布拉格光栅（FBG）中慢光栅孤子（GS）的存在性。利用双曲正切中间变迹光栅中的NLCME, 引入非相对论-绝热-准量子近似法, 将光栅孤子作为一个低速运动且能量守恒的整体进行分析, 得到了孤子的轨迹方程。对反射孤子、低速孤子和静态孤子三种情况下的速度、位移分别进行数值计算, 分析了变迹光栅孤子的速度可控性。对孤子时延进行的数值仿真表明, 50 m的变迹光栅中可产生2000 ns的时延, 平均速度仅相当于均匀光纤中的0.1倍。讨论了光栅参数和脉冲初始参数对速度、位移和时延的影响。研究结果表明：在变迹光栅中, 选取合适的光栅变迹函数和初始脉冲, 可得到速度在0～c/n之间的任意孤子, 产生需要的时延大小, 从而实现孤子光缓存。     

升余弦变迹布拉格光纤光栅中的调制不稳定性

利用相干耦合非线性薛定谔方程,研究了激光脉冲在升余弦变迹布拉格光纤光栅中传输时,在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性。结果表明在反常色散区和正常色散区都能产生调制不稳定性;在反常色散区,当输入功率达到一定数值时,产生明显的规律性增益谱;在正常色散区,在产生调制不稳定性功率区域,调制不稳定性存在并从给定值一直持续到无穷;在反常色散区和正常色散区,增益谱都受到升余弦变迹函数的制约。     

光纤光栅的不同折射率调制及其实现方法

本文研究光纤光栅的不同折射率分布及其光谱特性和应用 ;利用模式耦合方程求解几种典型的折射率调制光纤光栅的光谱特性 ;研究了光纤光栅不同折射率调制的实现方法 ,并设计研制了实现变迹曝光法的扫描装置。     

利用多重尺度理论对暗孤子在变迹光栅中演化特性的研究

从光纤光栅中的耦合波理论出发,利用多重尺度理论推导出光栅中的有效薛定谔方程。并在正常色散区运用快速傅立叶方法数值模拟了暗孤子在升余弦变迹光纤光栅中的演化以及暗孤子之间的相互作用。结果表明,在一定条件下光纤光栅的正常色散区可以维持暗孤子的稳定传输,并且孤子的稳定性与f的取值（孤子离光子带隙的位置）和非线性系数有关。随着f的增大单孤子背景处出现震荡现象;而随着f的增大两个暗孤子中心和背景处都将出现震荡、演化产生灰孤子等现象,但暗孤子之间的相互作用始终很弱;而且f越大,两个孤子的稳定性对非线性效应越敏感。     

基于相位采样光纤光栅的Talbot效应研究

对相位采样光纤布喇格光栅的Talbot效应进行了理论分析,运用模拟退火算法对相位采样点的选取进行优化,模拟仿真不同的光栅周期啁啾条件下的Talbot效应.仿真结果表明:产生Talbot效应的相位采样光纤布喇格光栅在通道的数目上、均匀性及能量的效率上有明显的优势,更加适合于密集波分复用(DWDM)系统.     

保偏光纤长周期光栅特性的研究

报道了写于熊猫光纤上的长周期光栅特性的实验研究结果。测得了对应于熊猫光纤两个轴的长周期光栅谐振峰的温度和应变响应系数。结果表明，在所研究的温度和应变测量范围内，温度和应变响应曲线具有良好的线性。快、慢轴谐振峰的温度响应系数及应变响应系数具有相反的符号。还研究了该熊猫光纤长周期光栅的金属化特性，结果表明，在所测量的范围内，谐振峰的波长随所加的功率线性增加，而谐振峰损耗量的变化小于0．3dB。基于平板波导耦合理论，对实验中观察到的现象给出了定性的解释。     

一种新型的光纤光栅制作方法

本文提出了一种新的光纤光栅制作方法－莫尔条纹振幅模板写入法。这种方法是采用莫尔条纹构成模板实现对写入光强的振幅调制,在硫化物光纤中写入周期为365nm的长周期光栅。这一方法可大大简化模板的制作工艺和降低成本,是一种使用方便、性能价格比优的方法。     

基于莫尔光纤光栅的F-P LD双模自激注入锁定

提出一种基于莫尔光纤光栅的F-P(法布里-珀罗)半导体激光器双波长自激注入锁定生成拍频信号以获得所需毫米波的实验方案。实验结果表明,在11.7nm波长调谐范围内可获得边模抑制比约为30dB的双波长输出,该双波长输出可产生高达168GHz的拍频信号。该高频毫米波信号生成方案的系统结构简单,成本低廉。     

光纤布拉格光栅压力增敏的实验研究

近年来光纤光栅作为压力、温度、应变等传感器已经成功地应用于光纤传感领域中。然而裸露的光纤光栅对于外界物理参量的变化灵敏度不高,因此有必要对光纤光栅进行增敏封装,以提高其对外界环境变化的灵敏度。采用两种聚合物材料均匀混合,将其对布拉格光纤光栅进行封装。在23℃情况下对封装后的光栅进行了压力实验,实验表明用两种聚合物封装后的光栅对压力有很高的灵敏性,在0～10MPa范围内压力灵敏度为-122×10-4MPa,是裸光栅压力灵敏度的62倍     

铒镱共掺光纤光栅的谐振增强型非线性光学效应

介绍了掺杂稀土元素的光纤非线性增强的机理．给出了几种常用的掺杂稀土元素光纤和波导的非线性数据。掺杂稀土元素的光纤的非线性较之普通石英光纤的非线性有较大地增强，然而掺杂稀土元素的光纤的非线性响应速度较慢，并且和抽运光以及掺杂浓度相关。实验研究了铒镱共掺的光纤光栅的谐振增强型光学非线性，采用980nm抽运光入射到光栅，用光谱仪观察光栅的透射谱。当抽运光入纤功率为100mW时，可实现0．2nm的光栅布拉格波长移动。实验证明掺杂稀土元素离子的光纤光栅具有很高的非线性，大约为普通光纤光栅的10^6倍．这种光栅在全光开关等领域具有一定的应用价值。     

啁啾光纤光栅色散补偿变迹函数的研究

本文理论地研究了啁啾光纤光栅色散补偿迹耦合函数,将两个耦合方程推导一个Ｒｉｃｃａｔｉ微分方程然后通过Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解在不同耦合函数下啁啾光纤光栅的反射,色散和群时延,系统地讨论了和比较了两种合函数下的啁光纤光栅补偿性能。