光纤光栅透射谱线的测量

在已有光纤光栅调谐技术的基础上,研究了一种由不同光谱特性的光纤光栅组成的光栅对,用于测量光纤光栅谱线结构。并给出了测试结果。     

浸入式光栅谱线特性（英文）

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题,而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点,以短波红外(1.5~2.5μm)为例,分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明,浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异,"梯形"谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段,"梯形"谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5μm)配准Littrow条件时,谱线向短波端倾斜,以短波(1.5μm)配准时向长波端倾斜,且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小,"梯形"谱线倾斜较小,更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变,同级中,波长增大分辨率增大;各级间,级数减小分辨率减小.同时,由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波),因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

级联相移光纤光栅反射特性的分析

计算了单级、多有相移光纤光栅在其折射率变化△ｎ为均匀分布、高斯分布和升余弦分布情况下的反射特性,分析了△ｎ的分布参数、光栅强度、光栅中的直流耦合系数、级联光栅中各级光栅的初相和相移及不同的相位组合对反射谱的影响,并分析了它们的应用意义。     

均匀非均匀光纤光栅反射谱透射谱特性研究

文中阐述了光纤光栅的分类以及它们的特点和应用,根据光的耦合模理论应用MATLAB仿真均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率特性和非均匀啁啾光纤光栅反射率透射率特性,研究得到均匀周期布喇格光纤光栅和非均匀啁啾光纤光栅的反射率、透射率与光栅长度L成正比,L＝10mm时反射率和透射率接近100％,对比得到均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率,啁啾光纤光栅具有较宽的反射谱透射谱。研究结论为均匀非均匀光纤光栅器件制作提供理论依据。     

多模光纤光栅反射谱特性的研究

在本文中，通过引入主模和独立模光栅的概念，对梯度多模光纤光栅进行了数值模拟，计算了反射率谱线图，并就介电常数微拢、光栅长度以及工作波长等参数的变化对光栅反射率谱图的影响进行了详细讨论。计算谱图和实验谱的比较表明两者基本一致。     

ZnS/ZnSe迭层式波导光栅的光调制特性

报道了在ZnS/ZnSe非线性迭层式波导光栅中实现的光控反射特性和光学限制效应,在控制光强为2.60×105W/cm2的Ar 激光作用下,得到对应于二阶Bragg衍射的衍射光偏转角为-2°,相应的折射率变化为-0.049,并得到该材料的非线性折射率系数为-1.9×10-7cm2/W,同时得到其光学限制阈值约为140mW(1.42×105W/cm2),限幅阈值为24mW。     

探针式结构极大倾角光纤光栅传感器特性研究

针对透射式极大倾角光纤光栅(ExTFG)在工程应用中结构不紧凑、使用不便等问题,该文提出了基于探针式结构的ExTFG传感器。分析了探针式结构的ExTFG的光路原理,提出其制作方法,搭建了探针式结构ExTFG的传感系统,实验研究了在距离ExTFG末端不同位置进行切割并镀银膜构成的传感器探针光谱特性,使用毛细管封装端面,增加传感器稳定性;最后分析探针式结构ExTFG的折射率传感特性。结果表明,对应的切割端面距离栅区越近,谐振峰的损耗越小;相比透射式ExTFG,探针式结构ExTFG的TM模和TE模的折射率灵敏度分别提高了约11.21%与8.09%,在实际应用中更适用。     

长周期光纤光栅折射率敏感特性研究

从理论上分析了长周期光纤光栅折射率敏感的物理机制。并对其折射率敏持性进行了实验研究,实验测量与理论分析结果基本一致,折射率测量的最高分辨率可达９．１５＊１０＾－５;当周围介质折射率发生的变化时,ＬＰＧ的透射波形基本不变,采用具有不同折射率的介质封装光栅,可望实现对ＬＰＧ共振波长的大范围调谐。     

线阵InGaAs光谱谱线定标方法的应用

根据光纤光栅传感解调系统中检测中心波长偏移的特点,提出了一种利用线阵InGaAs作为光谱接收器件的波长解调系统,光谱谱线定位受系统中透射光栅狭缝和线阵InGaAs像元尺寸大小的影响,需要对该解调系统进行标定.在分析线阵InGaAs成像模型的基础上,用最小二乘法进行曲线拟和,获得谱线波长与线阵光电探测器阵列像元之间定位的数值计算方法,以确定光谱线在线阵InGaAs上的精确定位,使光谱谱线的定位精度得到提高.实验结果证明了该方法的可行性和有效性,提高了解调系统的精度.     

基于液晶超薄涂覆层的长周期光纤光栅温度特性的研究

采用液晶超薄涂覆层的双包层光纤模型,利用耦合模理论对长周期光纤光栅涂覆层折射率、温度特性进行研究,并通过实验和计算机模拟,得出长周期光纤光栅透射谱谐振波长于超薄涂覆层折射率及温度的关系。     

一种计算光纤布拉格光栅谱特性的新方法

使用微波网络模型对光在光栅中的传播过程进行建模,给出了在光栅微波网络模型中的光场传输矩阵,并阐明了这种传输矩阵与传统分段光栅模型中的传输矩阵的关系;结合改进的有效折射率分析方法,提出了一种计算光纤光栅谱特性的新方法.该方法对应的MT矩阵很简洁且数值模拟的精度很高.     

多路激光体布喇格光栅光谱合成特性研究

为了研究多路激光体布喇格光栅光谱合成的合成特性,采用建立多路反射式体布喇格光栅光谱合成系统物理模型的方法,得到了具有不同谱宽的光束的衍射效率曲线,以及体布喇格光栅材料的吸收系数和通道间的串扰对总的合成效率的影响曲线。结果表明,在入射光束中心频率不变的情况下,随着光束光谱宽度的增大,衍射效率逐渐减小;随着光束中心频率与光栅中心频率之间偏移量的增加,衍射效率逐渐减小;当光束谱宽与光栅光谱选择宽度大约相等,并且通道之间的间距较小时,通道之间由于发生串扰而损失的衍射效率需考虑,随着合成路数的增加,总的合成效率受体布喇格光栅材料吸收系数的影响越来越大,而受串扰的影响则几乎保持不变。     

改进长周期波导光栅折射率传感特性的研究

提出了一种附加高折射率覆盖层的长周期波导光栅折射率传感器结构.通过模拟外折射率变化所引起的高阶模式等效折射率的改变以及该高阶模式与基模相耦合的谐振波长的漂移,研究了长周期波导光栅对外界环境折射率的传感特性.模拟表明,高折射率外覆盖层的加入会使得原有的覆盖层高阶模式发生重组,高阶模式等效折射率和模式耦合的谐振波长随之发生跳变.此时,长周期波导光栅外折射率传感器的敏感度和工作范围将极大地提高.     

长周期光纤光栅谐振波漂移规律研究

为了研究长周期光纤光栅纤芯、包层半径及折射率改变时光栅有效折射率和耦合系数的变化规律,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,总结出长周期光纤光栅结构参量与透射谱谐振波漂移的关系。结果表明,当光纤结构参量a1,a2,n1和n2增大时,谐振波向短波方向漂移,仅当周期Λ增大时,谐振波才向长波方向漂移。这一结果对设计长周期光纤光栅是有帮助的。     

基于光谱干涉技术的玻璃厚度及折射率测量方法

基于光谱干涉技术提出了一种能够同时测量玻璃厚度及折射率的方法,该方法利用迈克尔逊光路,通过傅里叶变换算法对光谱仪接收的干涉信号进行解算,获取光谱干涉条纹的调制周期,根据待测玻璃样品放入测量臂前后,测量臂与参考臂所形成的光程差即可求出玻璃样品的几何厚度和折射率。该方法无需机械扫描延迟线并采用改进的傅里叶域下的相位提取算法,提高了测量系统抗干扰能力,探测速度快。实验结果表明:对玻璃样品的厚度测量精度优于±1μm,折射率测量精度±5×10^-4。     

高斯切趾光纤Bragg光栅折射率传感器特性研究

基于3层结构和双层结构光纤波导理论,对不同腐蚀深度的高斯切趾光纤Bragg光栅(H3G)的基模谐振波长与外部介质折射率(SRI)间的关系进行理论仿真,并通过实验研究其谐振波长、3 dB带宽及反射峰强度对SRI的响应特性.实验表明,随着SRI逐渐增大,基模谐振波长向长波方向的移动幅度越来越大,与仿真结果基本吻合;3 dB...     

高斯变迹FBG在非均匀介质下的数值响应特性研究

基于光波导理论和传输矩阵法,研究光纤包层被完全腐蚀后的高斯变迹光纤布拉格光栅(FBG)在非均匀外部介质环境下的反射谱特性.仿真过程中,分别考虑高折射率区(1.43～1.45)和低折射率区(1.33～1.36)两种情况,同时假设该非均匀外部介质折射率(SRI)呈不同的线性函数分布.仿真结果表明,高斯变迹FBG的谱带宽、谱强度特性与SRI沿光栅轴向的线性分布梯度密切相关.随着SRI梯度增加,反射谱的3 dB带宽也逐渐增加,此时高、低折射率区的梯度灵敏度分别为3.775×103 nm·mm/riu和3.72×103 nm·mm/riu.研究结果对高斯变迹FBG用于生化传感领域的非均匀介质测量具有一定意义.     

长周期手征光栅的光谱和传感特性研究

根据耦合模理论,分析了双螺旋型长周期手征光纤光栅(Chiral Long Period Fiber Gratings,CLPGs)的光谱特性和耦合特性,利用相位匹配条件,计算了特定谐振波长所对应的扭转周期及扭转率,模拟了相应的透射谱,并讨论了光栅的设计参数对透射谱的影响。最后分析了双螺旋型CLPGs的应变传感特性,研究表明其传感特性与传统的长周期光纤光栅类似,谐振波长受应变变化会发生偏移,并且波长的偏移量与应变呈线性关系,灵敏度为0.828 pm/με。     

Fabrication of metamaterials in the optical spectral range

Recently, the fabrication and optimization of nano-hole arrays in multi-layers has attracted much attention for their interesting applications in nano-optics and biosensing. In particular nano-hole arrays in metal-dielectric-metal stacks, also known as “fish-net” type structures, actually are the best candidates to accomplish some suggestive physical phenomena like negative refractive index, super-lensing and invisibility cloaks in the optical spectral range. Here, we report our preliminary results on the nanofabrication of “fish-net” type Au/dielectric/Au metamaterial stacks. Nano-hole arrays have been realized on Au (30 nm)-dielectric (50 nm)-Au (30 nm)/ITO stacks by means of direct ion milling with FIB using a FEI Nova 600i instrument. Finite element method (FEM) simulations were used to design the structures and to foresee their optical behavior.