材料填充微结构光纤光栅传感特性研究

采用有限元COMSOL multiphysics软件和耦合模理论,首先分析了微结构光纤Bragg光栅反射光谱特性,结果表明随着空气孔中的填充材料的折射率的增加,微结构光纤Bragg光栅反射峰波长向长波长方向漂移,其次分析了空气和酒精填充下微结构光纤Bragg光栅温度传感特性,通过两者的模拟,寻找合适材料填充微结构光纤B...     

双偏振微结构光纤光栅的折射率传感特性分析

研究了微结构光纤(MOF)布拉格光栅(FBG)的双偏振折射率传感特性。利用有限元方法对保偏微结构光纤(PM-MOF)的传输特性进行了分析,计算了传输特性曲线,分析了该种光纤单模传输的范围。同时结合耦合模理论,仿真了该种光纤均匀布拉格光栅在充入不同介质时的反射谱,得到两个偏振模LP0x1和LP0y1的中心波长差与介质折射率的关系曲线,通过特性曲线拟合出相应公式。同时,仿真了该光纤光栅的温度特性,研究结果表明,两个偏振模中心波长对温度响应相似,因此利用双偏振差分的方式来探测,具有较强的抗干扰能力,这一特性为光纤生物传感器的应用提供了理论依据。     

高阶模滤除法抑制蓝宝石光纤光栅反射谱带宽

蓝宝石光纤布拉格光栅在超高温恶劣环境下参数测试领域具有广泛的应用前景。但由于蓝宝石光纤本身的特性,不能支持单模传播,其反射谱带宽较宽,对测量精度造成了影响。利用光纤弯曲滤除高阶模的方法,使蓝宝石光纤实现基模传输。针对目前商用的150μm芯径蓝宝石光纤,基于耦合模理论,通过一系列数值计算,得出了能够满足基模传输且不损耗基模能量的弯曲半径,并得出了弯曲半径与布拉格中心波长的漂移特性。通过数值计算和优化设计,在一定弯曲半径下,反射谱带宽可减小到3 nm。这一结果大大提高了蓝宝石光纤布拉格光栅传感器的测量灵敏度,为蓝宝石光纤光栅在高精度、超高温测试场合的使用提供了方法和理论依据。     

光致相位光纤光栅反射特性的理论研究

本文在对光纤光栅的折射率分布进行合理假设的情况下，运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射特性，并对单模光纤光栅的反射特性与其相关参数的关系进行了分析。得到了一些有益于光纤光栅制作的结论。     

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。     

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。     

光纤光栅原理与应用(一)──光纤光栅原理

概述了布拉格光纤光栅原理，并进一步讨论了弱光纤光栅的微扰理论及强光纤光栅的耦合波理论     

V-I传输矩阵方法在布拉格光纤光栅分析中的运用

介绍了V-I传输矩阵方法用于布拉格光纤光栅的理论分析,该方法通过参量变换将相邻薄层间的界面矩阵退化为单位矩阵,从而大大提高了计算效率。从传输矩阵出发,数学上推导出耦合模方程,证明了该方法的正确性,有助于加深对V-I传输矩阵方法物理机制的理解。数值模拟分析发现V-I传输矩阵方法具有计算快速、简单明了的优点。最后还指出V-I传输矩阵方法仅适用于短周期光纤光栅,若要运用于长周期光纤光栅,需要进一步理论修正。     

微结构光纤光栅谐振峰的分析

利用光束传播法对微结构光纤布拉格光栅谐振特性进行了模拟研究.验证了微结构光纤光栅的多谐振峰结构,并且谐振峰数量取决于内包层直径;定量地研究了微结构光纤光栅掺锗纤芯尺寸对整体反射率、各谐振峰强度和谐振波长漂移的影响,从而为设计光敏微结构光纤提供参考依据;提出当这种光栅产生合适的线性啁啾时,可获得宽带可调谐光谱,三角形微结构光纤光栅啁啾系数等于0.0012时可产生接近15nm的3dB宽带光谱.     

光纤布拉格光栅非线性孤子的特性分析

以非线性耦合模理论为基础，用数值计算的方法分析了光纤光栅非线性孤子的特性。结果表明，在较弱光脉冲输入时，脉冲被展宽幅度降低；在强光脉冲输入时，脉冲的幅度，速度和脉宽保持不变，孤子形成；当更强光脉冲输入时，脉冲被压缩同时产生随距离而变的线性啁啾。当波长位于负色散区的弱脉冲和位于正常色散区的强泵浦脉冲共同传输时，输入弱脉冲被压缩。     

光纤光栅调谐特性的实验研究和分析

对光纤光栅的调谐特性进行了简单的理论分析和具体的实验研究，利用徽位移器(精度0．1μm)对光纤光栅进行纵向拉伸实验，实验中采用了先进的高分辨率光谱仪(分辨率为0．004nm)进行测试，实现了高精度的机械调谐和测试。实验结果比较理想，验证了理论分析的结果，两根光纤光栅分别实现调谐范围6．320nm和5．762nm，光纤光栅每拉伸约0．117％，Bragg波长位移1nm。同时发现，调谐前后的中心Bragg波长、反射率、透射谱几乎不变。     

布喇格光栅光纤氢浓度传感器的研究

提出了一种基于钯涂层布喇格光栅光纤的氢浓度传感器方案。金属钯在氢环境中能够吸收一定量的氢并使其体积膨胀,而布喇格光栅光纤在应力的作用下其有效折射率和周期发生变化,导致中心波长偏移,两者结合可实现对外界环境中氢的测量。建立了外界环境氢浓度同钯涂层布喇格光纤光栅波长偏移之间的关系,通过数值分析给出光栅光纤氢浓度传感器在不同氢浓度以及温度环境中波长偏移量,并分析了其特点。     

弯曲光纤布拉格光栅光谱特性的研究

从理论与实验两方面研究了基于普通单模光纤的光纤布拉格光栅在弯曲时光谱特性的变化。基于耦合模理论, 以弯曲光纤为参考波导, 研究了弯曲波导的分析模型和漏模求解工具, 考虑了弯曲时光弹效应的影响, 得到弯曲光纤中的准导模（漏模）; 分析了弯曲情况下, 布拉格波长的变化情况, 与实验结果基本吻合。在1 cm的弯曲半径下, 布拉格波长向长波长的偏移在10-2nm量级。     

基于光纤光栅的传动齿轮模态分析

利用光纤光栅传感器实现了基于快速应变响应的传动齿轮模态分析。基于波分复用技术组建光纤光栅传感网络,根据光纤光栅的应变响应数据完成齿轮的应变模态分析,并与基于声压传感器的齿轮试验模态分析结果进行对比,固有频率相对误差小于0.1%。为了实现光纤光栅传感器的快速应变采集,搭建了一套光纤光栅快速解调仪。该解调仪是基于体相位解调的单通道快速解调仪,采样速率最高为35kHz,使用LabVIEW编写了光纤光栅信号采集和解调软件。基于光纤光栅的齿轮应变模态分析方法附加质量小,比传统加速度传感器测量结果更准确,能够适应小型齿轮箱内部复杂和恶劣的测量环境,具有一定的应用价值。     

光纤光栅二维加速度传感器

提出了一种基于"钢管-质量块"弹性结构体的光纤光栅(FBG)加速度传感器,4个光纤光栅粘贴在质量块一侧的钢管表面应变的最大处,光栅分布在沿钢管圆周呈90°方位角的位置上,粘贴方向沿钢管的轴向。通过两两组合的光栅对的波长变化量的差值感测弹性结构体不同方向的振动加速度,实现二维测量及温度补偿。使用有限元软件进一步分析说明了传感器的测量原理及谐振频率。传感器性能参数测试结果表明,该传感器谐振频率为515Hz,与有限元分析结果基本吻合,灵敏度为0.88pm·m-1·s2,加速度测量范围为15～75m/s2;传感器二维振动测试结果良好,具备较好的抗干扰振动能力。     

基于光纤光栅的实时延时技术

光实时延时技术与相控阵技术的融合,解决了传统相控阵雷达的瞬时大带宽受限和波束偏斜问题.文中给出了光实时延时技术的思想,讨论了光实时延时技术出现的背景.分析了应用于光实时延时技术中的光纤光栅的原理,着重讨论了均匀光纤光栅和线性啁啾光栅,分别给出了基于两种光纤光栅的光实时延时的技术方案,在此基础上,讨论了受控于应变和温度的光纤光栅在光实时延时技术中的应用.最后讨论了一些技术上存在的问题.

Abstract：

Optical true time delay technology (OTTD) is the key technology for phase array antennas (PAA).By using OTTD,the beam squint and the restriction of instantaneous bandwidth are resolved.The principles of OTTD are given,the emergence background of OTTD is discussed.The theory of fiber Bragg grating(FBG) used in OTTD is analyzed,especially on uniform fiber bragg grating and linear chirped fiber Bragg grating.Two OTTD schemes based on FBG is presented,then some new kinds of FBG used in OTTD are discussed.Some technique hurdles are analyzed as well.     

内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长的电切换

介绍了内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长电切换的工作原理和实验结果。同一个光纤环形激光器输出的由光纤光栅布喇格波长决定的两个不同波长的光脉冲可以每秒十万次的速度切换。     

基于光纤Bragg光栅的掺铒光纤激光器

研制了基于光纤Bragg光栅的掺铒单模光纤激光器。用 980nmLD作抽运源 ,在 1 56 μm波段获得了谱线宽为 0 1nm的激光输出。最大输出光功率为 1 73mW。输出功率稳定性为± 0 .0 2dB ,波长稳定性为 0 0 5dB。阈值抽运光功率为 7mW ,斜率效率为 3%。     

光纤光栅在色散补偿系统中的应用

全面地介绍了光纤光栅在色散补偿应用中的最新进展，并对各种基于光纤光栅的色散补偿器件的工作机理，性能，特点，优越性及局限性做了深入的阐述，分析和比较。