长周期光纤光栅的一种温度补偿方法

研究了长周期光纤光栅的温度和应变特性,发现其透射中心波长随温度升高向长波方向漂移,随应变增大向短波方向漂移。根据这一特点,采用有机玻璃材料封装这一简单而有效的方法来补偿长周期光纤光栅中心波长随温度的漂移,补偿后的温度漂移系数减小到仅为3.7 pm/℃,有效地抑制了温度变化对中心波长漂移的影响,大大提高了用长周期光纤光栅测量液体折射率等物理量的精确度。     

环境折射率对长周期光纤光栅谐振波长的影响

长周期光纤光栅是近几年出现的新型光纤器件,表现为前向传播的纤芯导模与同向传播的各阶次包层模在特定波长时的模式耦合,因此它在温度、应变、折射率传感方面比普通的光纤光栅有更大的优越性.运用耦合模理论,首先讨论了长周期光纤光栅的谐振波长,并模拟了其透射谱.其次在理论上详细分析了长周期光纤光栅对环境折射率的敏感特性,讨论了环境折射率敏感度因子与包层模次数的关系,并比较了不同环境折射率下的灵敏度.最后模拟了在环境折射率小于光栅包层折射率的情况下,谐振波长随环境折射率变化的规律.     

基于长周期光纤光栅的折射率传感器

长周期光纤光栅具有制作成本低、无背向反射、结构紧凑等优点,且对外界折射率变化有较高的敏感性,特别适用于折射率传感．简要概括了长周期光纤光栅折射率传感的基本原理,介绍了基于长周期光纤光栅的折射率传感器的研究进展,目前的研究重点集中在克服温度交叉干扰、提高传感精度以及拓宽传感范围的方面,比较了各种方案的优缺点．     

一种改进型的管状光纤光栅温度补偿封装实验

本文提出一种改进型的管状小型化光纤光栅温度补偿封装技术,这种方法是基于双金属结构来实现无源温度补偿功能。与其他双金属结构相比,其优势在于可以实现封装结构的管状小型化,尺寸可小于Φ5mm×50mm(D×L)。在0℃-75℃范围内,该封装结构的光栅温度系数小于1pm/℃,完全达到实用化指标性能。     

应用于液体检测的级联长周期光纤光栅的温度减敏封装结构

研制了一种基于级联长周期光纤光栅对(LPFGP) 用作液体折射率检测的聚合物封装温 度减敏的新型结构。选用负热光系数的OE4110聚合物材料作为封装的 基底材料,封装结构中引入一个特殊的凹槽,方便 待测溶液通过通孔进入。封装后的LPFGP谐振波长温度灵敏度约10pm /℃,而相同参数的未封装的LPFGP的温度灵敏 度为120pm/℃,封装后的LPFGP大大降低了传感器谐振波长对温度变 化的灵敏度。本文的 封装装置融保护和温度补偿功能于一体,特殊的结构设计使之适用于液体折射率的检测。     

长周期光纤光栅对外界折射率的敏感性

研究了长周期光纤光栅对外界折射率的敏感特性,包括耦合波长和耦合系数随外界折射率变化的情况。运用耦合模理论,通过理论分析计算和实验测试,给出了在外界折射率小于、接近和大于光栅包层折射率等不同情况下,耦合波长和耦合系数随外界折射率变化的规律。     

长周期光纤光栅温度传感性能分析

长周期光纤光栅的谐振波长与温度的变化基本呈线性关系,线性拟合的标准差可以表示长周期光纤光栅损耗峰对应波长的波动性。提出了一种初步衡量长周期光纤光栅的温度传感性能优劣的方法,即用长周期光纤光栅温度灵敏度与拟合标准差的比值P的大小来判断长周期光纤光栅的温度传感性能优劣。大量的实验数据证明,长周期光纤光栅温度传感特性的优劣与参数P的大小是一致的,即P值越大则长周期光纤光栅的温度传感特性越好,P值越小则长周期光纤光栅的温度传感特性越差。     

长周期光纤光栅在色散补偿中的应用

通过与以往色散补偿器件的对比说明长周期光栅色散利、偿的优点,较详细地介绍了目前所研制出的两种长周期光栅(啁啾长周期光栅和高△的均匀长周期光栅)用于色散补偿的原理方法和在实际应用中需要解决的问题。     

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。     

光子晶体光纤光栅制备方法最新进展

详细阐述了国内外几种典型光子晶体光纤光栅的制备方法，如紫外曝光法、热激成栅法、机械压力法、双光子吸收法．并分析了各自的优缺点，还分析了光子晶体光纤布拉格光栅、长周期光栅的模式耦合特性。研究表明：光子晶体光纤光栅具有对外界折射率不敏感的特性，且在纯硅纤芯写制的光栅还具有对温度不敏感的特性。简要介绍了光子晶体光纤光栅在光通信及光传感领域中的应用，并对基于光子品体光纤光栅的新型光子器件进行了展望。     

基于长周期光纤光栅的可调谐光滤波器设计

分析了长周期光纤光栅(LPFGs)透射谱受外界环境折射率变化影响的特性及其原理,进而提出了一种新型的可调谐光滤波器的设计思路．并运用分段光栅的矩阵分析法对其进行了具体的计算。此种光滤波器具有滤波精度高、可实现滤波波长和深度单独、连续调谐及全光纤性等优点,滤波波长调谐范围可达15nm,衰耗深度调谐范围达9dB。     

Theoretical Analysis of Phase-shifted Long-period Fiber Gratings

The output characteristics of phase-shifted long-period fiber gratings (LPGs) are analyzed using transfer matrix method.The transmissions and their envelops of several kinds of these gratings are given.The characteristics of phase-shifted LPGs and Bragg gratings are compared.The possible applications of phase-shifted LPGs are discussed..     

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     

弯曲曲率对长周期光纤光栅透射谱特性的影响

报道了一种分析长周期光纤光栅(LPFG)透射谱谐振波长和衰减率随弯曲曲率变化的方法。利用耦合模理论和微扰近似推导了长周期光纤光栅透射谱随弯曲曲率变化的一般表达式,得到当弯曲曲率为2.56 m~(-1)时,长周期光纤光栅透射谱分裂,分裂峰的谐振波长和衰减率与弯曲曲率呈非线性变化,但分裂峰的间距与弯曲曲率呈线性变化。利用B-Ge共掺单模光纤写入的长周期光纤光栅证实了理论的正确性,且具有很好的重复性。     

梯形折射率调制长周期光纤光栅的理论分析

提出一种新型光栅模型——梯形折射率调制类型长周期光纤光栅（LPG）。以耦合模理论为基础，研究了折射率调制梯形上、下底边宽度差对光栅传输光谱特性的影响。计算结果表明：随着梯形上、下底边差值的增大，传输谱谐振峰的位置将向长波方向漂移；与矩形折射率调制LPG相比，梯形折射率调制LPG可以有效地减小光栅的折变量；当梯形上、下底边宽度差值的1／2为30μm时，光栅的折变量仅为相同光栅参数下矩形折射率调制光栅的80．2％。     

大尺寸气孔微结构光纤在光纤光栅中的应用

将微结构光纤分为光子晶体光纤和大尺寸气孔微结构光纤两种。详细介绍了大尺寸气孔微结构光纤。其包层的气孔硅结构（或者聚合物硅结构）影响了包层模式的空间分布以及包层模式的有效折射率，使其表现出与传统光纤不同的光学特性。基于这种微结构光纤的光纤光栅对外部折射率的变化显示了很好的稳定性。偏振特性（对长周期光纤光栅）可以大大加强。基于聚合物硅包层的长周期光纤光栅显示了优良的温度调谐性能。     

长周期光纤光栅光谱响应与结构参数关系的研究

本文应用耦合模理论分析了长周期光栅的光谱特性。运用传输矩阵法模拟计算并分析了光栅结构,如折射率分布包格、平均折射率变化和啁啾系数的改变对长周期光栅光谱特性的影响,得到光谱响应规律,提供了长周期光纤光栅光谱特性设计的理论分析。     

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。