基于色心模型掺杂硼锗光纤材料紫外光诱导光敏特性的实验分析

本文研究和分析了制作光纤光栅锗硼硅材料的紫外光致折射率变化的规律,在不同脉冲和不同能流密度条件下,对载氢和未载氢两类锗硼硅光纤材料样品进行紫外漂白,然后测量它们紫外吸收变化光谱,通过色心模型Ｋ－Ｋ关系预言折射率变化量,并用色心模型理论对实施结果进行了分析讨论最后得出一些结论。     

载氢光纤光折变的测量研究

报道了用光纤马赫－陈德尔干涉仪测量载氢通信光纤在１９３ｕｍＡｒＦ准分子紫外激光辐照下光致折射率变化的过程，为进一步制作光纤光栅器件和分析光折变机理提供了有用的实验数据。     

微纳色散补偿光纤光栅的折射率传感特性研究

采用相位掩模法,在未经载氢处理的色散补偿光纤上刻写出多个满足相位匹配条件的光纤布喇格光栅。经过化学腐蚀法处理,分别制作了直径为20μm、17.5μm的微纳光纤光栅,实验研究了其布喇格波长与折射率的变化关系。结果表明,在实验溶液折射率测量范围内,传感器高阶模谐振波长与溶液折射率之间均呈现良好的拟合关系,折射率线性拟合灵敏度最高为28.6nm/RIU。此外,实验发现满足光纤光栅相位匹配条件的模式阶次越高,传感器对周围溶液变化感应能力越强。     

光纤光栅有效折射率的变化与纤芯曝光时间关系的研究

本文提出了一种测量光纤光栅有效折射率随曝光时间变化关系（ｎｅｆｆ～ｔ关系）的新方法，与常用的布拉格波长漂移测量法相比较，该法从理论上有更为准确的测量结果．     

基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器

介绍了一种利用具有双布拉格反射峰效应的侧边抛磨光纤光栅(SPFBG)进行折射率测量的新型光纤折射率传感器.该传感器基于由轮式侧边抛磨法加工而成的侧边抛磨光纤光栅,通过将折射率液覆盖一部分抛磨区的方法在一根光纤光栅上获得两个布拉格反射峰.这两个布拉格反射峰差值与覆盖材料折射率有关,而与光纤光栅所受应力与环境温度无关,因此用这两个布拉格反射峰差值作为测量量对折射率测量,可减小应力与环境温度的影响,实现高精度的折射率传感测量.实验表明,当维持环境温度恒定时,光纤光栅轴向应变在线性变化范围内,该传感器测量折射率时不受应力与温度变化的影响.折射率液在1.4298～1.4479范围内,该传感器的折射率测量分辨率为0.0001.     

利用预曝光技术制备复合结构光纤光栅传感器

报道利用预曝光技术制备的复合结构光纤光栅传感器。提出利用预曝光技术使某一小段光纤的折射率变大,而后在预曝光部分和未曝光部分的交接处一次性写入光栅,即可得到具有两个透射峰的透射谱。实验研究了该复合结构光纤光栅在温度和应力传感上的应用。实验结果表明,利用该复合结构光纤光栅可以实现温度与应变的同时测量。     

飞秒激光对光纤布拉格光栅的曝光实验研究

采用聚焦的红外飞秒激光对紫外激光刻写的Ⅰ型光纤布拉格光栅(FBG)分别进行了单点和扫描式曝光实验,重点研究了飞秒激光脉冲能量远低于光纤的损伤阈值情况下,脉冲激光对光栅光谱的影响。实验发现,激光单点照射栅区任意位置时,照射过程中的光谱有较大红移,且光谱结构不再是单透射峰而是不规则的多透射峰;然而照射结束后的布拉格波长蓝移且光栅透射率增加,随着曝光时间的增加该变化逐渐趋于饱和。通过建立非均匀温度场扩散模型,激光诱导的折射率变化会叠加在原光栅的折射率调制分布上,理论仿真了不同曝光时间后和曝光过程中的光谱变化,与实验结果非常吻合。     

光纤光栅折射率调制机理的研究

回顾过去20多年来关于紫外光致光纤折射率变化原因的研究成果,同时,详细介绍了目前有关该问题的最新研究成果。从非氢载和氢载两类光纤的角度出发,分别阐述不同种类的光纤在248nm紫外光源激励下形成光纤光栅的机理,为今后深入研究紫外光致折射率变化机理做铺垫。     

光敏光纤光致折射率增量与曝光量关系的研究

在色芯模型和前人工作的基础上,提出了新的假设,推导出光敏光纤光致折射率增量Δn与曝光量I的变化关系式。按多项e负指数之和变化的规律。利用非平衡Mach Zehnder光纤干涉仪(MZI)对C598 302(s)型光敏光纤Δn与I 的变化关系进行了实验测量,实验结果与理论公式吻合;同时,测量得到C598 302(s)型光敏光纤最大光致折射率增量Δn可达到1.757 4×10-3。     

啁啾光纤光栅EDFA增益平坦滤波器的设计与制作

采用啁啾相位掩膜板和程控扫描曝光技术,在经过载氢增敏处理的普通单模光纤上制作出可以用于掺铒光纤放大器(EDFA)增益谱平坦化的啁啾光纤布喇格光栅(CFBG)型增益平坦滤波器(GFF),运用数值解析的方法得到曝光量曲线,并将之分解成曝光频率、曝光功率密度、光斑尺寸和光纤移动速度的曝光函数,按照曝光函数进行程控扫描曝光从而精确控制光栅的反射率.对制作的CFBG进行退火老化处理和温度补偿及保护封装,封装后GFF的温漂系数在-20～ 70 ℃内变化小于1 pm/℃,经平坦后的EDFA增益谱在30 nm带宽范围内,不平坦度＜±0.3 dB.根据不同的EDFA的ASE谱,可程控给出不同的曝光函数,以制作具有不同反射谱的CFBG型GFF.     

氢载长周期光纤光栅退火的分析和模拟

以三层阶跃折射率波导结构和耦合模理论为基础 ,考虑到氢分子引起的折射率变化 ,针对氢载长周期光栅提出了一个简单的模型对长周期光栅的退火进行了分析和模拟 ,所得到的结果与实验符合得很好     

Bragg Grating Formation in B／Ge Codoped Optical Fibers

A 2-cm long Bragg grating with reflectivity of - 99.95 % in B/Ge codoped optical fiber without hydrogen loading was created by phase-mask method with a pulsed KrF excimer laser at 248 nm. DC and AC components of refractive index change were analyzed by monitoring transmission spectrum evolution during the writing process of fiber Bragg grating. The relations of the evolution of center wavelength and reflectivity with number of pulses were respectively investigated.     

基于相位掩模板的常规光纤制备弱反射光栅

为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性,以降低材料成本和传输损耗,基于相位掩模板法,在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG),并进行了实验验证.建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程,分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响;采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FB...     

基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器

基于多模干涉效应的单模-多模-单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度,而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足,提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器,由单模光纤-色散补偿光纤-单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成,长度不超过100mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试,实验结果显示在测量折射率为1.33～1.39的折射率液时,特征波长与折射率呈线性关系,灵敏度为232.8nm,级联的FBG具有良好的温度校准功能。     

级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性

基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统(CLBG)的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。     

基于周期压力单模光纤长周期光栅的折射率传感特性研究

利用交替放置的两个相同周期性刻槽板,对放置于套管中的单模裸纤和待测媒质施力,形成了具有复合光波导结构的长周期光纤光栅(LPFG)。实验研究了不同折射率待测媒质对LPFG传输谱的影响。结果表明:复合波导光栅的光谱呈现双谐振峰现象,且中心谐振波长随待测媒质折射率增大向短波长方向移动;包层模阶次越高,其中心谐振波长移动量越大。当折射率从1.33变化到1.43时,LP14包层模的中心谐振波长变化了7.2nm,所对应的传感器折射率灵敏度约为2.78×10-4 RIU。     

基于反射谱重构的光纤光栅再生过程研究

提出一种新的光纤光栅反射谱重构方法,通过再生过程中反射谱的重构,对再生规律进行总结。基于耦合模理论,推导了光栅的主要参数,包括栅区长度、周期及折射率调制深度平均值的表达式。结合传输矩阵法中的特征参数,即光栅有效折射率和折射率调制深度对反射谱的影响规律,提出重构方法,并用相关系数进行了评价。进行光纤光栅再生实验记录反射谱的演变,重构出光栅参数变化。研究发现:再生过程中折射率呈幂指数函数形式,指数随退火时间增长而减小。据有效折射率退火时的变化,分析光栅再生时所产生的不同程度内应力的释放,引起有效折射率的周期性调制。     

光纤光栅外腔半导体激光器改进模型分析

改进了基于耦合腔激光器模型的光纤光栅外腔激光器静态分析模型．在考虑了激光器和光纤光栅之间的耦合效率后．将光从激光器耦合进光纤光栅的耦合系数η1和从光纤光栅反馈回激光器的耦合系数η2推导进描述耦合腔的散射矩阵元中．修正了耦合腔模型的表达式。发现两个耦合系数η1ljη2之积的大小对增益曲线产生具体影响。分析表明短外腔及短的光纤光栅长度决定了损耗曲线最低处单纵模振荡．激光管芯与光纤端面的反射率也对阈值电流、边模抑制比产生明显影响．尤其对于激光器端面反射系数比较大的情况．可以通过仔细设计空气间隙的长度实现外腔模和法布单一珀罗(F-P)模式的匹配。     

基于多模干涉和长周期光纤光栅的温度及折射率同时测量

基于多模干涉理论和长周期光纤光栅(LPFG)的传感特性,提出了一种单模-多模-单模(SMS)结构与LPFG级联的光纤传感器,实现了温度和折射率的同时测量。实验结果表明,SMS结构的干涉谱和LPFG对温度和折射率具有不同响应灵敏度,其温度灵敏度分别为0.017nm/℃和0.060nm/℃;SMS结构对折射率不敏感,而LPFG的折射率灵敏度为-35.60nm/RIU(RIU为折射率单位)。因此利用敏感矩阵,实现对温度和折射率的同时测量,得到温度和折射率的最大测量误差分别为±0.59℃和±0.0013。该结构灵敏度高、结构简单,且不易受电磁等干扰。实验结果具有良好的线性度,在生物化学领域应用前景良好。     

光纤光栅的长度对其峰值反射率的影响

利用耦合模理论,数值分析了当光纤光栅(FBG)折射率变化为均匀分布、直流切趾高斯分布时,光纤光栅长度对其峰值反射率的影响。研究结果对光纤光栅外腔半导体激光器的设计和性能优化具有重要的意义。