非对称级联型全光纤Fabry-Perot腔谱特性研究

为了进一步优化光纤光栅法布里-珀罗窄带滤波器的滤波性能,提出了基于光纤布拉格光栅的全光纤型非对称级联法布里-珀罗腔（FBG-FP）结构。通过传输矩阵方法,建立了数学仿真分析模型,推导出FBG-FP结构产生单峰谐振需满足的条件。对其传输特性进行了详尽的理论分析和模拟仿真,数值分析结果表明：通过对光纤布拉格光栅折射率调制深度以及谐振腔长等结构参量的优化组合,可以改善非对称双腔结构谐振光谱的通带平坦性和过渡带滚降特性;双腔FP器件可以得到更高的波长选择度,因此可用作信道化滤波与可调单频光纤激光器。     

基于细芯光纤与双球结构的温度湿度传感器

为了实现多参量的同时测量,制作了一种将两根单模光纤的一端起球后,并在中间熔接一根3.4 cm长的细芯光纤;然后在细芯中间拉锥,从而构成马赫—曾德尔干涉仪;利用传感器透射谱中特定波长范围内的不同谐振峰,完成温度与相对湿度的同时测量.结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷Dip1和波峰Dip2的中心波长随温度变化、相对湿度变化均...     

长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

微纳米高折射率涂敷层对长周期光纤光栅传输谱特性的影响

基于模式耦合理论,通过求解给定参数的覆盖高折射率微纳米涂敷层长周期光纤光栅( LPFG)的频谱,分析了四层模型LPFG中微纳米高折射率涂敷层对其传输谱特性的影响。研究结果表明：通过设计涂覆层厚度、涂覆层折射率变化范围以及LPFG包层厚度等参数,包层模将进入高折射率微纳米涂敷层中进行传输,在LPFG传输谱出现模式迁移现象;随着涂覆层折射率的增大,谐振峰波长向短波长方向漂移;LPFG包层半径越小,谐振峰波长对涂覆层折射率变化的响应灵明度越高。     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

取样光纤Bragg光栅特性及其通信应用的研究

用传输矩阵法对取样均匀光纤Bragg光栅进行了理论分析,并依据此方法对取样光栅的反射谱进行了数值仿真.研究表明:随着光栅长度的增加和采样率、折射率调制深度的减少,反射峰的均匀性得到了改善,旁瓣的反射率变小,带宽明显变窄,而反射峰间隔保持不变.反射峰的间隔由光栅周期决定,与采样率无关.基于取样光栅的独特反射谱特性,对其作...     

双光纤Bragg光栅波长探测与解调技术

双光纤光栅可以用于光纤光栅传感器中波长移动的探测与解调,提出了一种新的解调方案并对几种可能的解调方案进行了实验对比。结果表明,在宽带光源光谱全功率较小的前提下,利用双光栅透射谱的相关及双光栅透射谱和反射谱的卷积都能实现波长移动的探测与解调,前者有更好的信噪比。而因为系统损耗过大,利用双光栅反射谱的相关不能探测与解调光栅中心反射波长的移动。双光栅波长探测与解调技术将波长的移动转化为相对光强极值的探测,避免了光纤光栅传感器中使用光谱仪等价格昂贵,体积庞大,使用不方便的光谱探测器件,有利于光纤光栅传感器的实用化。     

一种新型结构长周期光纤光栅光谱特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)包层有效折射率与包层半径、折射率和环境折射率的良好相关性,提出一种LPFG的新颖结构。利用传输矩阵法和三包层光纤的色散方程对其建模,mathcad15计算软件进行数值仿真和模拟。得到新型结构LPFG谐振峰发生分裂,即一个透射峰分裂为两个;两个分裂峰谐振波长间距随着腐蚀段包层半径的减小或填充材料厚度的增大而增加,模式越高增加越快;同时分裂峰间距在填充材料折射率小于1.4和大于1.48时基本不变,而在1.4和1.48之间分裂峰间距变化显著,在1.44附近达到极值。此种结构LPFG设计上的特殊性即可弥补半腐蚀LPFG容易断的不足,又可通过填充敏感材料且利用分裂峰间距定标而提高气体或液体浓度传感灵敏度。     

双波长FBG折射率变化平均值的研究

光纤Bragg光栅(FBG)是发展最为迅速的光测量器件.为解决光纤光栅传感器温度应变交叉敏感的问题,使用双波长FBG替代传统FBG是实用性较好的方案之一.通过数值计算双波长FBG的反射谱,着重分析了双波长FBG的折射率变化平均值对中心波长及其反射率的影响.     

以EDFA为光源的光纤Fabry-Perot腔位移传感

提出了一种新颖的光纤位移传感测量方法,采用空芯石英光纤内置单模光纤的方法制作了腔长可随待测目标移动而变化的非本征型光纤法布里-珀罗(FP)腔,利用EDFA光源的宽带光照射FP腔,其形成的多光束干涉谱通过多峰检测法,反算光纤FP腔的绝对腔长,实现对微小位移量的精确测量.根据所设计的方案,搭建了相应的光纤FP腔位移传感系统,实现了11 mm长度范围内1μm位移分辨率、40.4 dB动态范围的位移传感.     

基于长周期光纤光栅的高灵敏度温度传感方案

长周期光纤光栅具有波长选择损耗的带阻滤波特性 .其谐振波长随光纤包层直径的减小而向长波方向漂移 .环境温度、外部折射率指数的变化会导致谐振波长位移 .由此提出一种敏感度增强的温度传感方案 .推导了长周期光纤光栅谐振波长与温度之间的关系模型 .在光纤纤芯中写入长周期光纤光栅 ,通过腐蚀方法减小其包层直径 ,随后在光栅外再涂覆聚合物包层 .用此器件测量所得温度传感特性 ,其实验结果与仿真结果基本一致。其温度灵敏度超过 5 .2 nm/℃ .     

相移光纤光栅的有效反射率法研究

采用有效反射率法分析了相移光纤光栅的传输特性.将相移光纤光栅等效成含缺陷的布拉格反射镜,然后用利用效反射率法分析其反射特性.数值计算结果表明:该方法简单且与耦合模理论吻合较好,相移光纤光栅中的相移相当于布拉格反射镜中的缺陷,通过改变缺陷在布拉格反射镜中的光学厚度、位置及引入缺陷的数量可实现相移光纤光栅中的相移的大小、位置及数量的变化.     

光纤Bragg光栅的反射特性研究

阐述了由耦合模理论得到的光纤Bragg光栅的反射率的表达式 ,并且由此表达式导出了光纤Bragg光栅的反射特性 ,反射中心波长为λB=2 ·neff·Λ。进而理论分析了反射波长λ、光栅栅距Λ ,折射率微扰的最大值Δnmax、光栅区长度L和反射率Rg 之间的关系。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

Bragg光纤光栅法布里-珀罗应变传感器研究

提出了一种将Bragg光纤光栅(FBG)与全光纤法布里-珀罗传感器(FFPI)结合使用对静态应变进行高分辨率测量的新方法.选用中心波长基本相同的两个光栅组成的光纤法布里-珀罗传感器的反射谱具有光纤光栅和法布里-珀罗干涉仪的共同特性,因此可利用FBG的反射波长与应变漂移特性来粗测应变的范围,利用FFPI和伪外差解调法对精密测量应变的值,实现高分辨率的测量.通过实验测定,该系统对静态应变测量的分辨率达到了59.2nε.     

光纤Bragg光栅折射率调制特性研究

在光纤Bragg光栅(FBG)中两个正反向模式之间会发生耦合,要了解光纤光栅的物理特性,提高反射率的精度,就需要深入研究光纤光栅的耦合模理论.通过光纤Bragg光栅的耦合方程,研究在不同的折射率调制深度的情况之下光纤反射谱变化,并用Matlab做仿真实验,结果发现光栅长度取2,5,10 mm,弱光栅、中度光栅、强光栅在折射率变化0.000 1时的反射谱带宽最大值分别是2.015 0×10-11,5.276 7×10-11,9.2143 ×10-11.计算表明:在固定光栅长度情况下,每0.000 1折射率变化所导致的反射谱带宽变化值在任意反射带中都相对稳定,其中,弱光栅反射谱最小,中度光栅反射谱次之,强光栅反射谱最大.     

基于周期性压力槽的可调谐长周期光纤光栅特性研究

利用周期性压力槽方法制作了可调谐长周期光纤光栅。实验研究了该型长周期光纤光栅的压力和温度特性;结合光纤的弹光效应、热光效应和耦合模理论分析了实验结果。设计制作的周期性压力槽的周期为600μm,周期数60个,光栅长度36mm;长周期光纤光栅的最大谐振峰值损耗可达15dB。通过改变压力槽与光纤之间的夹角实现了谐振波长可调范围不小于12nm。制作的长周期光纤光栅具有谐振波长和峰值损耗均可调谐、成本低、较好的应用前景等优点。     

估算光纤光栅折射率调制的方法

利用氢敏化处理的掺锗石英光纤进行了光纤的紫外光敏性的实验,从而对目前估算光纤光栅折射率调制的2种方法进行了比较,结果表明:用波长漂移法计算光栅折射率调制是不准确的;最大反射率法估算光栅折射率调制可行,但当光纤曝光时间较长时,此方法也不再可行,必须通过实验测量。     

光纤Bragg光栅应力测量的研究

提出一种温度补偿光纤光栅应力传感器,即将光纤布拉格光栅粘贴在应力分布不同的悬臂梁上.通过理论推导得出,光纤光栅反射波长的两个反射峰之间的距离与应力成线性关系,而不受温度变化影响.实验时,当所加砝码为70 g时,出现两个反射峰;继续增加到180 g,两个反射峰中心波长达到0.15 nm.对实验数据进行数据拟合,线性拟合度达到0.97,进一步证明了该方法的可行性和有效性.     

角速度传感测试系统中锁频模块的应用研究

介绍了一种基于光纤环形腔的角速度传感测试系统,通过对几个重要电路模块的分析,描述了系统中用来实现对激光器反馈控制和对谐振点跟踪锁定的锁频电路模块。实验结果证明:该电路模块能够将透射峰锁定在最低点,将激光器中心频率始终锁定在谐振点处,一定时间内转台转速小于1 r/s时,锁频精细度高。