飞秒激光刻写FBG在电极放电下的光谱特性

采用电极脉冲电弧放电对紫外激光和飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅(FBG)进行高温激励的研究,实验发现,紫外激光刻写的FBG,光栅透射谱大幅下降,光谱蓝移0.38 nm,飞秒激光刻写的FBG透射谱基本保持不变,光谱红移0.022 nm。特别是当电极在栅区中心位置放电时,光栅透射率上升达到最大,比无电极放电时大8 dB,表现出开关量特性。该特性在光纤开关量器件、光纤调Q激光器、新型光纤光栅解调与局部放电检测等领域具有潜在的应用前景。     

光纤Bragg光栅的电磁波理论及其数值分析

以电磁波耦合模理论为基础,在正向基模与反向包层模的耦合作用存在时,导出了光纤Bragg光栅的反射率、透射率的解析表达式.通过对相关理论结果的数值分析,研究了光纤Bragg光栅的光谱特性,表明了光栅参数以及包层模式对其光谱特性的影响.所得结果为光纤光栅器件的优化设计及其应用提供了理论基础.     

基于超声脉冲激励的光纤光栅复用技术

为了提高光纤光栅传感网络的信息传递密度与容量,提出基于超声脉冲激励的光纤光栅复用技术,并进行实验分析,通过将超声脉冲激励分别导入单光栅与光栅串中,使单光栅、光栅串发生啁啾。实验结果表明：单光栅实验中,超声脉冲使光栅降低其相对反射率;光栅串实验中,超声脉冲使其中一个光栅相对反射率下降时,其余光栅相对反射率上升,能有效分离3个光谱相近的光栅。     

大模场面积双包层光纤光栅模式特性研究

分析了在大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)上刻写光栅的技术要求和难点,采用相位掩模法在20/400μm的LMA-DCF上刻写了高反射率光纤布拉格光栅。针对大模场光纤中存在高阶模的可能性,通过调整单模光纤(SMF)入射光场和LMA-DCF芯径的相对偏移量,对LMA-DCF光栅中的传输模式特性进行了理论分析和模拟计算,并在实验研究中测量了偏移量不同时光栅的反射谱,观测到了相应的LP01模和LP11模的模场光斑分布。对LMA-DCF光栅的几种光谱测试方法进行了对比研究,分析了各种方法的优缺点。研究结果将为LMA-DCF光栅在高功率激光系统中的应用提供依据和参考。     

飞秒激光对光纤布拉格光栅的曝光实验研究

采用聚焦的红外飞秒激光对紫外激光刻写的Ⅰ型光纤布拉格光栅(FBG)分别进行了单点和扫描式曝光实验,重点研究了飞秒激光脉冲能量远低于光纤的损伤阈值情况下,脉冲激光对光栅光谱的影响。实验发现,激光单点照射栅区任意位置时,照射过程中的光谱有较大红移,且光谱结构不再是单透射峰而是不规则的多透射峰;然而照射结束后的布拉格波长蓝移且光栅透射率增加,随着曝光时间的增加该变化逐渐趋于饱和。通过建立非均匀温度场扩散模型,激光诱导的折射率变化会叠加在原光栅的折射率调制分布上,理论仿真了不同曝光时间后和曝光过程中的光谱变化,与实验结果非常吻合。     

基于光纤光栅的Fabry-Perot滤波器特性的研究

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟了光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器光谱特性的有关参量及其影响规律.根据光纤光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔腔长与光纤光栅常数之间的关系,从而为基于光纤 Bragg光栅的F-P滤波器的实际制作提供了依据.     

线性啁啾光纤光栅局部点加热光谱特性的研究

对线性啁啾光纤光栅（LCFBG）进行局部点加热时，在不同加热温度、加热宽度和加热位置情况下的输出光谱特性进行了研究。通过数值模拟发现，改变栅区局部加热点的温度和宽度，对透射禁带中窄带透射峰的透射率有较为明显的影响，其透射峰的中心波长也将会发生一定的漂移；透射峰的中心波长与栅区局部加热点的位置存在线性对应关系，且透射峰波长变化范围可覆盖整个透射禁带；LCFBG啁啾系数的大小，决定了改变加热位置导致的透射峰波长的调谐速率。基于理论研究结果，以热敏打印头的加热阵列为加热源，对LCFBG栅区进行局部点加热时的输出光谱特性进行了实验研究，得到了重复性和稳定性都较好、可多波长调谐的窄带透射峰。在实验误差范围内，实验结果与数值模拟得到的结论较为一致。     

相移光纤光栅特性分析

利用传输矩阵法分析了相移光纤光栅的特性,导出了反射率理论表达式,并讨论了光栅反射谱中透射峰与相移量、相移区位置以及光栅的参数的变化关系。     

基于SPSS软件的取样光栅传感特性分析

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了取样光栅反射谱,取样光纤光栅在受到外界环境应变和温度影响时,其反射光谱的反射率和波长会发生变化。通过测量反射光谱的反射率变化和波长漂移,就能够实现用单根的取样光纤光栅同时测量应变和温度。通过仿真实验获得了取样光纤光栅的应变和温度传感数据。利用SPSS13.0统计学软件计算出了取样光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式,得到系数矩阵中A,B,C,D分别为-0.00033/ε,-0.00011/℃,-0.00055nm/ε,0.013nm/℃。应变测量范围为0~180     

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。     

DBR掺饵光纤激光器的功率特性研究

本文主要研究ＤＢＲ掺饵光纤激光器的功率特性。通过对光纤Ｂｒａｇｇ光栅的光谱特性和激光器的传播方程的分析,得到了阈值泵浦光功率、掺饵光纤长度、Ｂｒａｇｇ光栅反射率与激光器输出光功率之间的关系。与近期报道的实验数据进行了比较,结果十分吻合。     

光纤耦合器上写入光栅制作滤波器的实验研究

全光纤波长选择滤波器是光纤通信系统中的重要器件,其中将光栅写在光纤耦合器的耦合区上构成的波长选择滤波器结构紧凑、插入损耗小、费用低。报道了采用波长为244nm的紫外光在由康宁SMF-28光纤熔融拉锥制作的2×23dB耦合器上写入光栅的实验,在耦合器熔锥区的适当位置写入一定长度的布拉格光栅,可以实现全光纤多端口波长选择滤波器。实验中获得了最大反射率约为20dB,线宽大于1nm的滤波器,并采用超模理论对实验结果进行了定性分析。要获得高的下载效率,必须仔细控制写入光栅的位置和平移台的移动速度。     

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。     

基于相位掩模板的常规光纤制备弱反射光栅

为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性,以降低材料成本和传输损耗,基于相位掩模板法,在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG),并进行了实验验证.建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程,分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响;采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FB...     

基于双光纤布拉格光栅的抽运激光器波长锁定器

运用耦合模理论推导了双光纤布拉格光栅(FBG)的透射率和反射率的解析表达式,进一步推导出带双光纤布拉格光栅激光器的增益方程。利用相关表达式讨论双光纤布拉格光栅的反射特性与透射特性,并探究对激光器增益曲线的影响。双光纤布拉格光栅由结构和特性相同的单光纤布拉格光栅构成,通过优化两光纤布拉格光栅之间的距离得到最佳的锁模特性。在工作温度为0℃,20℃,70℃时,分别测量了带双光纤布拉格光栅和单光纤布拉格光栅波长锁定器的非致冷抽运激光器的输出光谱。其结果表明带双光纤布拉格光栅的非致冷抽运激光器输出光谱的稳定性得到了显著改善。在0~70℃温度范围内能稳定工作,波长漂移为0.2 nm,边模抑制比达45 dB,半峰值宽度小于1.57 nm。     

DBR掺铒光纤激光器的功率特性研究

本文主要研究DBR掺铒光纤激光器的功率特性.通过对光纤Bragg光栅的光谱特性和激光器的传播方程的分析,得到了阈值泵浦光功率、掺铒光纤长度、Bragg光栅反射率与激光器输出光功率之间的关系.与近期报道的实验数据进行了比较,结果十分吻合.     

基于光功率补偿下的弱光栅光谱质量分析方法

针对大容量光纤光栅传感网络存在前端与末端反射率不一致的问题，利用一种自适应光功率补偿的方法，使经过补偿后的光纤光栅反射光谱的反射功率差别不大，解决了光栅传感网络前后端反射率不一致的问题，在此基础上针对光纤光栅的光谱质量至今没有完整的体系进行评估，提出了利用阈值、光谱信号特征提取以及特征数据计算对比，从反射功率、3 DB带宽宽度、旁瓣抑制比以及主峰不对称性等方面逐步进行质量评价，覆盖了光纤光栅谱型的各个特征，由评估情况观测光谱有无畸变，由此评价光纤光栅的质量。实验表明，在利用光功率补偿，解决光谱反射率不一致问题的基础上，本评价体系可以全面快速地识别出现畸变的光纤光栅，并标明畸变类型，有利于针对不同类型的畸变进行处理修整，且误检率较低。     

光纤光栅外腔半导体激光器的理论和实验分析

从耦合模理论出发,结合激光原理,研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型．得到光纤光栅反射率的解析解。利用速率方程理论讨论FBG-ECL的高频响应特性。根据等效腔模型．讨论了耦合系数对FBG-ECL阈值特性的影响。指出存在最佳光纤光栅反射率．使得激光器不仅功率输出大,而且边模抑制比高。最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

用荧光监测法制作光纤光栅的实验

给出了用3．1eV(400nm)荧光监测法在载氢商用通信光纤上制作光纤Bragg光栅的实验,采用244nm SHG：氩离子激光器和振动掩模,在其Bragg中心波长（λ=1550.65nm),得到反射率96％和3dB带宽0．2nm的光纤光栅。这种光纤光栅在光纤传感系统中具有广泛的应用价值。     

体布拉格光栅反射率对外腔半导体激光阵列输出光谱的影响

采用记录在光致热敏折射率玻璃中的反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光阵列,对其输出光谱特性进行了实验研究,分析了快轴准直透镜的位置对外腔反馈耦合效率的影响。实验结果表明,在体布拉格光栅外腔反馈作用下,半导体激光阵列输出光谱中心波长得到锁定,同时输出线宽显著变窄。重点研究了体布拉格光栅的反射率对外腔反馈半导体激光阵列输出光谱特性以及激光器效率的影响。实验结果表明,体布拉格光栅反射率的增加可提高半导体激光阵列内腔模式的抑制效果,提高输出光谱对比度,减小输出光谱线宽。使用反射率为30%的体布拉格光栅,可将半导体激光阵列的输出波长锁定在808nm附近,输出光谱线宽压缩至0.18nm。外腔半导体激光器的输出功率达24.8W,效率为82.6%。