非相干组束中反射体布拉格光栅的衍射潜力(英文)

基于耦合波理论,提出了一种推导反射体布拉格光栅衍射效率方程的新方法.在被推导的衍射效率方程基础上,获得了平面单色和高斯光束反射体布拉格光栅衍射的详细理论模型,分析了平面单色、发散单色和多色光束的衍射效率.结果表明:平面单色波的角和谱选择性随光栅厚度和空间频率而变化,角选择性的范围从低于0.01mrad到超过100mrad,谱选择性的范围从低于0.1nm到超过100nm;当光束的角发散或谱宽等于光栅的角选择或谱选择性时,光栅能提供超过88%的衍射效率;当光束的角发散或谱宽远小于光栅的角选择或谱选择性时,光栅衍射效率下降不明显,不到平面单色波的1%.     

光学参数对非相干光纤激光组束效果的影响

提高非相干光纤激光组束功率,需要尽可能大的光栅衍射效率。通过理论分析和数值仿真,结果表明PTR布拉格光栅存在最佳厚度,并且光栅衍射效率随着光栅频率和组束波长带宽的减小而增大。在光纤阵列宽度一定的条件下,存在最佳光栅频率值使得总体衍射效率取极大值。实际应用中应选取光栅频率200～700mm^-1,组束波长带宽0-20nm,在此基础上进一步设计组束光学系统的其他参数。     

用于实现空间滤波的体布拉格光栅的制备

探讨实现空间滤波的新方法,分析体布拉格光栅作为空间滤波器的可行性,基于Kogelnik一维耦合波理论,讨论影响体布拉格光栅衍射效率和角度选择性的主要因素.用全息法在光致聚合物中记录了体布拉格光栅,完成了激光光束二维空间低通滤波的实验.实验结果表明:在记录材料达到饱和状态之前延长曝光时间能提高衍射效率:增大入射角度能使角度选择性提高,但由于吸收加大,衍射效率反而会有所下降.因此,体布拉格光栅用作空间滤波器时要对衍射效率和角度选择性作综合考虑.     

重叠体光栅相干组束的耦合波分析

目前基于重叠体光栅的相干组束系统还没有完整的理论模型和参数分析,针对这个问题,本文采用耦合波理论,建立了比较完整的基于重叠体光栅的双光束组束模型,给出了各光束在重叠体光栅内传播的解析解.模型表明,基于重叠体光栅的双光束组束系统其输出光强受两入射光的振幅和位相、体光栅间的相移和折射率调制振幅、光栅厚度,失谐量等多个光学参数的影响.通过数值计算,详细分析了各光学参数对组束结果的影响.最后总结了设计高效重叠体光栅相干组束系统时必须遵循的条件,如必须对光栅厚度进行优化、各光栅的折射率调制振幅必须相同,保证失谐量足够小等.     

平面光栅衍射效率的双光束高精度测试

本文提出了一种双光束检测器测试平面光栅衍射效率的新方法，文中重点介绍了测试平面光栅绝对与相对衍射效率的基本原理和方法，导出了相应的效率计算公式，并给出实验结果。研究表明，本方法不仅能有效地消除光源波动所带来的影响，提高测试精度，而且可从根本上解决传统双光束测试中因两个探测器光谱响应的不同给自动归一化所带来的问题，因而本方法既能用于光栅衍射效率的光谱定点测试，还可实现光谱衍射效率曲线的全波段自动扫描记录。     

亚波长位相光栅矢量衍射理论的数值计算

从麦克斯韦方程组和电磁场的边界条件出发，用矢量衍射理论的模式匹配法对亚波长位相光栅的衍射进行了数值计算，在正入射的情况下，计算了反射波和透射波的场分布，并研究了光栅的结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比等）对反射波和透射波各级衍射效率的影响。     

金属光栅衍射的电磁场理论分析（TM波）

对一般导体闪耀光栅在ＴＭ波入射情况下的衍射效率问题，用电磁场理论进行了分析和研究。采用区域耦合方法，简化了用电磁场理论分析所获得的方程，并对方程进行算，对计算结果作了进一步的分析研究，这些分析和研究结果对实际工程设计具有十分重要的指导意义。     

衍射频谱法测光栅膜层厚度

根据傅立叶光学理论从光栅的衍射频谱中可以反推光栅本身的多种信息,包括其形貌特征。 利用矩形相位光栅的傅立叶变换,推导出零级和一级衍射光强和矩形相位光栅膜层厚度之间的函数关系,据此可在测得零级和一级次光强后,推算出光栅膜层厚度。以台阶仪作为标准,该方法的测量误差在4%以内。     

取样光纤布拉格光栅特性的研究

用传输矩阵法从理论上计算了取样光纤布拉格光栅的反射谱特性。这种方法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加,利用每一层的传输矩阵相乘获得了光栅的反射谱特性。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,而某些文献则要求采样率小于10%。这与频谱分析所得结论相吻合。     

一种双光束自动测试光栅绝对与相对光谱衍射效率的原理性方案

提出了一种快速自动测试光栅光谱衍射效率的新方法。重点推导了测试平面光栅绝对光谱衍射效率与相对光谱衍射效率公式，介绍了双光束高精度自动测试光栅光谱衍射效率曲线的基本原理、方案与方法，并分析了测试精度。研究表明，本方案的测试速度和精度均比一般测试方法提高一倍，并能有效地消除光源波动对测量结果的影响，测量误差小于５×１０－３。     

光栅衍射特性的耦合波分析、计算与讨论

本文从麦克斯韦方程组及电磁场边界条件出发,推导了广泛应用于各类光栅衍射问题的矢量分析方法--严格的耦合波分析方法.针对光栅的衍射特性,编写了基于严格的耦合波分析方法的计算程序,并以TE模情形为例对光栅的衍射效率和收敛性作了数值计算.结果表明,当谐波数不断增加,即便对于厚光栅(d/λ>10)情形,光栅的衍射效率仍将收敛于某一确定值.     

钢条封装的光纤布拉格光栅温度传感器

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温的基本原理以及一些布拉格光纤的封装方法,在此基础之上探讨了一种新型的布拉格光纤光栅的封装方法即用钢条对布拉格光纤光栅进行封装,并通过实验对祼光栅和封装后光栅的温度特性进行了研究.实验采用了恒温水浴装置,在25℃至70℃温度范围使用了中心波长为1530.5 nm的光纤布拉格光栅进行测量.先进行了祼光栅的测量,在光栅封装之后又进行了测量.实验结果表明,光纤光栅在封装之后温度灵敏度为裸光栅的2.5倍.其线性拟合度达到0.996.     

金属光栅衍射问题的电磁场理论分析（TE波）

对一般导体闪耀光栅在ＴＥ波入射情况下的衍射效率问题，用电磁场理论进行了分析和研究，采用区域耦合方法，简化了用电磁场理论分析所获得的方程，并对方程进行解算，对计算结果作了进一步的分析研究，这些分析和研究结果对实际工程设计具有十分重要的指导意义。     

基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计

从具体应用出发,分析了计算光纤光栅光学特性的传输矩阵算法,在对比总结MatLab和LabVIEW在工程应用上的优、缺点的基础上,提出了采用LabVIEW调用MatLab程序进行光纤布拉格光栅光学特性分析与光栅辅助设计的新方法,给出了具体的算法实现流程并说明具体调用的过程。     

光纤布拉格光栅表面化学镀的研究进展

用化学镀方法在光纤表面进行金属封装以获得较薄的智能涂层,可实现光纤智能金属结构的集成。对国内外化学镀从前处理、化学镀镍、化学镀铜、镀层结合性能及金属封装后光纤布拉格光栅传感器(FBG)的传感性能等方面进行了归纳与分析,指出了存在的问题与今后的发展方向。     

高精度衍射光栅干涉仪的研制

提出了一种新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合正交信号的解相位细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.由于光栅干涉测量系统以光栅栅距作为测量基准,相对于传统干涉仪,光栅尺系统受环境因素造成的测量误差影响较小.通过实验校正,得到不同行程范围内光栅干涉测量系统的纳米级重复性误差,新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统适合于较长行程的高精度位移测量.     

反射型阶梯光栅的特性分析

衍射效率是评价二元光学器件质量性能的重要指标之一.针对反射性阶梯光栅,利用几何方法计算出斜入射情况下光束在台阶边缘的光程差的分布情况,根据多缝夫琅和费衍射推导出反射型阶梯光栅的衍射光强表达式.并在此基础上,讨论了台阶数N取2和N趋向于无穷两种极限情况下阶梯光栅光强公式的变化情况,得到区别于一般文献所表达的衍射效率公式.初步试验表明,反射型阶梯光栅的衍射效率与台阶数、蚀刻深度与入射波长的比值均有密切相关.     

应用于全光网络的取样布拉格光纤光栅Interleaver设计

基于取样光纤布拉格光栅(SFBG)的光Interleaver能将一路光信号解复用为两路奇偶波长信号,具有插入损耗低、各信道反射率均匀和低色散等优点,特别适用于未来全光DWDM中波长复用/解复用、插入/分离。为此介绍了取样光栅Interleaver的基本设计理论,给出了设计实例,对取样光栅Interleaver等光器件的实用化有一定的参考意义。     

基于光纤布拉格光栅的多点压力测量

采用在平板表面开槽并铺设具有布拉格光栅的裸光纤来测量平板的表面压力,利用平板表面弯曲路径的凹槽,使裸光纤各测量点能实现独立测量;研究了粘贴剂弹性模量和凹槽尺寸对压力灵敏度的影响,利用有限元仿真验证了光纤平均轴向应变和平均压力值之间的良好的线性关系,得出可以利用光纤平均轴向应变来对平板上多点的平均压力进行测量的结论。     

测量薄膜折射率的光栅衍射干涉方法

根据光的干涉理论,讨论了条纹周期数对测量薄膜折射率不确定性的影响,推导出干涉条纹错位量与薄膜折射率和厚度的关系式。由此提出采用光栅衍射干涉测量薄膜折射率的方法和实验方案。实验表明:该方法的干涉条纹测量精度达λ/10~λ/20,薄膜折射率测量精度可达 0.01 以上。