用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长

提出了一种利用压电陶瓷构成的可调谐法布里 -珀罗腔测量光纤光栅反射波长的方案 ,该方案可以直接将波长转换为电信号。阐述了该方案的基本原理 ,并讨论了在设计法布里 -珀罗腔时应考虑的几个问题。     

基于动态法布里-珀罗腔的光纤光栅温度传感

提出一种动态非本征法布里-珀罗(F-P)腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷(PZT)构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅(FBG)反射光,理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟,当PZT在正弦电压驱动下,F-P腔调制输出的类余弦信号因FBG波长的变化产生了信号曲线的位移,且位移量与FBG波长的变化量呈线性关系,此关系可用于FBG波长的解调。通过动态F-P腔与光纤光栅构建的温度测量实验系统,对不同温度下的液体进行实验测试,在35℃～80℃温度变化范围内验证了液体温度变化量与类余弦信号的位移量呈线性关系,其线性拟合度达99.5%。     

光纤光栅法布里-珀罗腔的单模特性研究

分析了基于方向耦合器的光纤光栅法布里－珀罗腔的单模输出条件;在此条件下讨论了谐振腔的完全单模输出特性,并分析了其调谐特性。     

基于光纤光栅法布里-珀罗腔的高效窄线宽光纤激光器

报道了采用双光纤光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器。激光器以高掺杂Er~(3 )光纤为增益介质,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过两个短光纤光栅法布里-珀罗腔选模,产生了稳定的1534．83 nm单频激光输出。激光器采用两支976 nm单模激光二极管(LD)抽运,两端输出。激光器阈值抽运光功率为12 mW,在总抽运光功率为145 mW时总输出信号光功率为39．5 mW,单端最高输出信号光功率为22 mW。光-光转换效率为27％,斜率效率为29．7％。随着抽运功率的增加,激光器输出功率趋于饱和。采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了15 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到激光器的线宽小于7kHz。这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄、信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感系统。     

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔反射率确定方法

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉光谱成像系统获取的干涉条纹承载着目标重要的干涉信息,其正弦性的好坏和调制度的高低直接影响了目标干涉信息的提取。而变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔材料的反射率值是变间隙F-P干涉光谱成像系统的重要性能参数。为提高变间隙F-P干涉光谱成像系统整个系统的性能,从系统干涉条纹的正弦性和调制度两方面约束了变间隙F-P干涉腔反射率值的选取。文中分别建立了干涉条纹正弦性和调制度与变间隙F-P干涉腔材料反射率之间的数学关系,并给出合理地目标函数,以确保干涉条纹正弦性和调制度同时达到相对最佳值时,变间隙F-P干涉腔材料的反射率最佳。此外,搭建了长波红外变间隙F-P干涉式光谱成像系统,采用测量聚丙烯薄膜的光谱透过率实验验证了上述理论分析的正确性。     

白光干涉光纤法布里-珀罗腔的拟合求解

采用Levenberg-Marquardt算法(LMA)对光纤法布里-珀罗(F-P)腔的白光干涉光谱进行拟合;通过对光源光谱的高斯拟合处理和对LMA拟合参数范围的限定,提高了其对光源波动的抗干扰能力和腔长解调的分辨率;通过研究不同质量、数量的采样数据对解调算法的影响,比较LMA相对于相关法的效率优势;最后通过实验得到了装置综合标准偏差(1nm)和光源功率波动下的LMA算法的标准偏差(0.2nm)。     

用光腔衰荡光谱方法精确测量高反镜的反射率

介绍了利用光腔衰荡光谱技术高精度地检测高反镜的反射率的实验方法。利用直型和折叠型衰荡光腔结合,可以高精度地测定高反镜的反射率。实验结果表明这一方法可以精确地测定各种反射角度、镜片基底和尺寸的高反镜的反射率,而且还可以检测实际工作气氛下高反镜的反射率     

磁光光纤光栅法布里-珀罗腔的光谱可调性研究

利用传输矩阵法分析了磁光效应和光栅折射率初始相位对磁光光纤布拉格光栅(MFBG)-法布里-珀罗(FP)光谱特性的影响。通过调节外加磁场的大小及方向,能实现MFBG-FP的可调滤波特性,并能控制甚至抵消光栅折射率初始相位差引起的透射峰平移。对于高光栅反射率的MFBG-FP,透射峰位置和波长间隔可由其有效腔长以及等效磁光耦合系数来解析表达。MFBG-FP的磁可调能力会随着FP腔与MFBG的磁光耦合系数比的增加而增强,磁光耦合系数比大于1的MFBG-FP结构的磁可调特性优于相应的MFBG结构。     

温度变化对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长的影响

在考虑了光纤光栅的位相后，从光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)所满足的阈值条件出发，从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明：由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模发生移动，因此FGESL的激射波长随着温度的升高将存在向长波长方向发生移动的趋势。对于短外腔，FGESL的纵模间距较大，由于半导体介质折射率隧温度的变化程度大于光纤折射率随温度的变化程度，因而存在模式跳跃现象；对于长外腔，由于FGESL的纵模间隔很小，因而不存在明显的模式跳跃现象。这些结果符合其他研究者的实验观测。     

Bragg波长精确调控的光纤光栅刻写方法与实验

利用光纤布拉格光栅(FBG)的轴向应力特性,用同一块相位模板,刻写了Bragg波长分别为1072.955 nm,1071.516 nm,1070.917 nm,1069.863 nm,1068.298 nm的五支光纤光栅。而后对实验数据进行数据拟合得到拉力与刻写出的光纤光栅中心波长之间的关系。得到的实验拟合曲线与理论曲线十分相近。本文方法具有实现简单、设计灵活和成本低的优点,有很好的应用价值。     

光纤端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器的输出影响

为了实现光纤光栅外腔半导体激光器良好的单纵模输出,通过加入空气间隙区改进了基于射线法的光纤光栅外腔半导体激光器理论模型,并结合稳态速率方程研究了小注入情况下,光纤端面反射率对激光器输出特性的影响。仿真结果表明,在光纤端面反射率与光栅反射率可比拟的情况下,减小光纤端面反射率,可增大主模与其他波长模式的损耗差异,加强光纤光栅的选模作用,更好的实现单纵模输出,但同时也会增大激光器的阈值电流。     

FBG中心波长的可调谐光源法检测中光强起伏研究

对光纤Bragg光栅(FBG)波长扫描技术中所存在的光功率起伏特性及其影响进行了实验研究。以可调谐光源扫描法的波长检测技术为例,测量了光源光功率的时间漂移特性、随波长变化的起伏特性以及耦合器的波长响应特性。结果表明,以上各种起伏的累加导致在探测器端存在0．60dB的光功率波动。通过同时测量耦合器的另一输出端对测量结果进行了补偿,补偿后光功率的波动减少到0．08dB。采用高分辨率的FBG中心波长检测技术测量发现,这种光功率波动起伏最大能够引起FBG中心波长0．15pm的测量偏差。     

考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型

提出了等效腔近似下 ,包含光纤光栅反射率分布的光纤光栅外腔半导体激光器 (FGECL)的理论模型。数值分析表明 ,用该模型所得到的模式抑制比 (MSR)明显小于把光纤光栅反射率当成点函数 (即只在某一波长处有反射率 ,其余波长处反射率为 0 )来处理时所得到的模式抑制比。     

高精度测量高功率光纤激光器低反光纤光栅反射率的方法

作为高功率光纤激光器谐振腔的输出端，低反光纤光栅（Output Coupler，OC）的反射率值较小，采用基于透射谱的方法测量OC反射率时，光源功率不稳定或光谱仪测量的误差，会使得OC反射率的测量结果产生较大误差。因此提出一种基于菲涅耳反射原理，获得反射谱测量OC反射率的方法。通过实验对该方法进行了验证，结果表明该方法的测量精度和稳定性有了显著提高。同时分析了该方法带来的带宽测量不准确的问题，提出了使用折射率匹配液的方法解决了该问题。     

外腔长度变化对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

密集波分复用(DWDM)光纤通信系统对光源的波长稳定性有很高的要求。主要就可供DWDM系统选用的光源之一光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的波长稳定性进行讨论。通过计及半导体激光器(LD)、外腔及光纤光栅(FG)三者的共同作用,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布后,理论上研究了FGESL的激射波长随FG外腔长度的变化。结果表明,外腔较短时,外腔长度的微小变化可以导致FGESL的激射波长产生显著的变化;外腔较长(大于10 cm)时,外腔长度的变化对FGESL的激射波长基本没有影响。     

基于法布里-珀罗干涉仪和光纤布拉格光栅的双参量光纤传感器

提出了一种结构紧凑的基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）和光纤布拉格光栅（FBG）的双参量光纤传感器,其可实现对应变和温度的同时测量。所制作的FPI是通过将一段端面被腐蚀过的多模光纤（MMF）与一小段光敏光纤（PSF）熔接而形成的。PSF的平整端面作为FPI的一个反射面,FBG被刻写在PSF中。实验测得FPI和FBG对于应变的灵敏度分别为 8.63pm/με和1.11 pm/με,对温度的灵敏度分别为和-1.60 pm/℃和9.75pm/℃。由于FBG和FPI对于应变和温度分别有不同的灵敏度,所以它们组合起来可以实现对双参量的同时测量。实验测得传感器同时进行应变和温度测量的最大误差分别为6.72με和0.98℃。     

亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术,它不仅提高了目标的信息获取量,还降低了背景噪声,可以捕获目标细节,检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件,该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比,并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器,可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明,其光谱分辨率为217,偏振消光比为。实验结果表明,亚波长光栅的偏振消光比大于500,透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30,在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性,可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点,器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。     

一种光纤Bragg光栅波长位移的计算方法

提出了一种计算光纤Bragg光栅(FBG)温度和应变传感系统波长位移的方法.该方法选取特征点来计算FBG波长位移量,与通常采用的基于FBG光功率峰值检测法相比,能够有效地提高系统的传感精度和抗扰动性能.实验表明,采用该方法,当扫描步长在5～85 pm时,测量到外界扰动对应的应变的标准差小于3με.因此,这种方法放宽了扫描步长要求,降低了实验成本.     

聚合物微腔的探针型光纤法布里-珀罗干涉仪传感器

设计了一种在单模光纤末端涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成聚合物微腔的探针型光纤法布里-珀罗干涉仪传感器(PFFPI),并对其折射率(RI)和温度传感特性进行了研究。其折射率和温度测量分别是基于消光比变化和波长漂移进行的,同时着重对这个器件的与众不同的折射率传感特性进行了理论分析,该理论分析可用于传感器的设计。传感器同时具有比较高的折射率灵敏度和温度灵敏度,在折射率为1.3625~1.4206的范围内折射率灵敏度为-180.359 dB/RIU(RIU表示折射率单元),在温度为25℃~60℃的范围内温度灵敏度为355.28 pm/℃。该传感器具有体积小巧和生物兼容性良好等优点,与传统光纤传感器相比其更具优势的应用就是生化活动的检测,如组织培养等。     

基于法布里-珀罗波长选择器的毫米波信号产生的研究

随着移动增值服务的快速增加,对无线通信带宽的需求越来越高,光纤无线电系统作为宽带无线接入系统受到越来越多的关注。理论分析了将法布里-珀罗(F-P)波长选择器引入光纤无线电系统中从可调谐激光器中选出两束相位近似相等的相干光,利用光外差的原理经过光电探测器接收之后产生的毫米波信号,降低了相位噪声对产生的毫米波信号的影响。通过仿真发现在带通滤波器的输出端产生了频率为两束相干光频率差60GHz的毫米波信号,分析了随着光纤的长度增加,信号在光纤中的损耗越来越大,噪声也随之增加,毫米波信号的功率越来越低。