光纤光栅传感技术及其应用

本文从光纤光栅的写入技术、光纤光栅的特性、光纤光栅的调谐技术、光纤光栅的传感原理几个方面对光纤光栅技术及其应用，尤其是Bragg光纤光栅在智能结构中的应用作了较为详细的综述与探讨，并描述了光纤光栅的发展及其现状。     

长周期莫尔光栅的理论研究

长周期光纤光栅作为一种损耗型的带阻滤波器，在光纤通信和光纤传感器领域有着广泛的应用。结合长周期光纤光栅的传输特性，利用传输矩阵法对多种长周期莫尔光栅的透射谱进行了理论模拟。分析结果表明，莫尔光栅技术在制作高性能的相移长周期光栅和变迹长周期光栅上有着很好的应用前景。     

高精度微结构聚合物光栅的复制技术

光栅复制是降低光栅制造成本,提高产量的一条有效途径。研究了利用紫外压印技术复制微结构光栅的方法。使用玻璃基底矩形浮雕结构的微结构光栅作为母光栅,给出了利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作光栅模具和在光敏聚合物材料上复制微结构光栅的详细过程。经过优化工艺条件,成功地复制了一系列不同周期和开口比的微结构光栅,测试了复制光栅和母光栅的衍射图像和0级与±1级的衍射强度,结果表明,复制光栅和母光栅的衍射图像与光强分布基本一致。     

WDM系统中啁啾光纤光栅带外色散的影响

对啁啾光栅阻带外的色散特性进行了深入理论分析，在WDM系统中往往需要光栅级联来完成单个光栅不能实现的功能，级联光栅时，前面光栅的阻带外色散要对接续在其后面的光栅产生影响，增大了光栅的时延波动。对光栅级相互间的影响进行了理论分析与实验验证，提出了降低光栅间相互影响的方法是降低调制或光栅切趾，在光栅级联时采用高阶高斯切趾的效果最好。     

塑料表面浮雕光栅的复制及其光学特性

光栅作为一种重要的光学器件,不断小型化、商品化的发展趋势要求其制造技术应具有快速批量生产的特点.本文报道了一种以熔融石英光栅为模板,采用传统模压成型技术在光学塑料表面复制浮雕光栅的方法,实现了光栅的高效批量生产.并对复制出来的塑料浮雕光栅进行了光学特性分析.测试了不同温度下复制的塑料浮雕光栅衍射光斑图样、衍射效率和衍射级次的强度分布,重点研究了温度对复制浮雕光栅性能的影响,分析了不同温度下模板材料和光学塑料的热膨胀系数与复制光栅常数之间的关系.将批量复制出的塑料浮雕光栅和模板光栅进行实验比较,结果表明在最佳工艺参数条件下,批量复制出的塑料浮雕光栅与模板光栅相比.光栅常数偏差小于1%,衍射效率偏差小于5%,衍射特性与模板光栅基本一致.     

双闪耀光栅的计算机设计与制作方法

提出一种用计算机设计制作的双闪耀光栅，是在闪耀光栅和双频光栅基础上发展起来的一种新型光学元件，是由微闪耀光栅列阵组成的、兼有闪耀光栅和双频光栅的优良特性。     

长周期莫尔光栅的实验研究

相移长周期光栅和变迹长周期光栅作为两种特殊的长周期光纤光栅,由于其特殊的光谱特性,受到了人们的关注。结合长周期莫尔光栅理论,利用紫外逐点写入和两次曝光法,通过灵活地控制两次曝光的周期、起始位置、曝光量等制作参数,在高掺锗载氢光纤上写入了多种长周期莫尔光栅,实现了长周期光纤光栅的相移效应和变迹效应。结果表明,莫尔技术可以被很好地应用于相移长周期光栅和变迹长周期光栅等特殊光栅的制作。     

光纤光栅级联时延特性的研究

理论分析了啁啾光栅级联应用于波分复用(WDM)系统中的时延特性，时延纹波随光栅级联个数的增多而增大，随级联光栅的相邻光栅波长间隔增大而减少。分析采用8阶高斯适当切趾可以减少光栅间相互影响。对理论分析进行了实验验证。     

光纤光栅制作技术的最新进展

光纤光栅是一种应用前景广阔的无源光器件,为此较全面地介绍了三种类型的光纤光栅:石英光纤光栅、聚合物光纤光栅、光子晶体光纤光栅,光并分别阐述其最新的制作技术.     

衍射光栅技术进展

具有精确刻槽的衍射光栅是基本的光学元件之一。这些精细的周期结构可以将入射光中包含的各个单一波长的光分开。光栅对于物理学家确定原子结构,天文学家计算星体的化学成分和星系的转动是必不可少的。它的应用范围越来越广泛,其中光栅应用发     

一种新型的光束分束结构--复合调制型光栅

提出利用表面既有浮雕,体内又有折射率调制的一种新型衍射光栅来实现光束分束功能。针对波长为850nm正负一级和零级等衍射效率的光束分束器,优化设计了面型为正弦形、三角形、矩形的浮雕光栅以及体积相位全息光栅和复合调制型光栅共五种光栅。同时数值模拟了该光栅结构在实验制作过程中对各光栅参量误差的不敏感程度,该光栅在实验制作上优于其他类型光栅。     

精密定位光栅尺的研究进展

本文主要简述光栅尺的最新发展历程。介绍了光栅尺的结构和测量原理以及光栅尺的分类和应用,讨论了光栅尺发展所面临的测量精度、信号处理及栅距细分、光栅的参考标记和绝对坐标以及光栅的载体和热性能等关键问题,并指出了光栅尺未来良好的发展趋势。     

双光栅纯转动拉曼测温激光雷达单色仪的光学设计

纯转动拉曼测温激光雷达中采用双光栅单色仪结构的优点是能提供优于10-7抑制比,能够很好地抑制瑞利-米氏散射,得到纯度很高的转动拉曼谱,并且能够提高光的透射率,具有长期稳定性,但双光栅单色仪的光路结构复杂一直是系统中的难点。首先对两种光栅光路结构进行讨论,得出光纤对称式光栅光路结构对于光栅效率的利用要优于光纤直线排列式光路结构,并通过对光栅公式和转动拉曼光谱公式结合,推导出光栅闪耀级次和衍射角关系方程。当光栅常数为600line/mm时,其第5级为最佳闪耀级次。     

Investigation on surface plasmon polaritons and localized surface plasmon production mechanism in micro-nano structures

The simulation mechanism of surface plasmon polaritons (SPPs) and localized surface plasmon (LSP) in different structures was studied, including the Au reflection grating (Au grating), Au substrate with dielectric ribbons grating (Au substrate grating), and pure electric conductor (PEC) substrate with Au ribbons grating (Au ribbons grating). And the characteristics of the Smith-Purcell radiation in these structures were presented. Simulation results show that SPPs are excited on the bottom surface of Au substrate grating grooves and LSP is stimulated on the upper surface both of Au ribbons grating grooves and Au grating grooves. Owing to the irreconcilable contradiction between optimizing the grating diffraction radiation efficiency and optimizing the SPPs excitation efficiency in the Au substrate grating, only 40-times enhancement of the radiation intensity was obtained by excited SPPs. However, the LSP enhanced structure overcomes the above problem and gains much better radiation enhancement ability, with about 200-times enhancement obtained in the Au ribbons grating and more than 500-times enhancement obtained in the Au grating. The results presented here provide a way of developing miniature, integratable, tunable, high-power-density radiation sources from visible light to ultraviolet rays at room temperature.     

高稳定性阵列光栅拼接架设计与验证

光栅拼接是解决光栅口径限制的一种有效途径,而光栅拼接的难点是子光栅的精密调整和稳定性保持。为实现子光栅的精密调整,采用了差动螺纹和压电驱动器两级驱动调整机构,子光栅调整精度可达纳米量级;为提高光栅拼接架结构稳定性,对影响光栅拼接架结构稳定性的因素进行了理论分析,根据分析结果,设计了新型的光栅拼接架,采用整体式支撑结构以提高光栅拼接架的固有频率,用柔性铰链代替弹簧以提高子光栅与光栅支撑架的联接刚度,光栅拼接架的稳定性得到大幅提高。经实验测试,拼接架的稳定时间超过1h,子光栅间相对位移标准差为35.7nm,拼接架满足使用要求。     

弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的研究

为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系,采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究,推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式,设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器系统模型,分析了弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的基本工作原理,并计算了长周期光子晶体光纤光栅弯曲曲率、光栅有效折射率和谐振波长与弯曲应变的关系。结果表明,随着光栅弯曲形变的增加,光栅的曲率会增加,光栅传感器的谐振波长漂移量会增加,光栅每发生1变化,光栅谐振波长的漂移量变化0.014nm。     

反射全息乳胶特性的一种检测方法

本文提出了一种检测反射全息乳胶特性的方法,它通过检测拍摄反射光栅所伴着产生的透射光栅的相调制度来间接判断反射光栅的性质,实验表明,透射光栅的位相调制度与曝光量的关系与反射光栅衍射衍射效率与曝光量的关系峡谷者间的有很好的对应,而透射光栅的位相调制度是易于检测和控制的,因而可以借助于它来掌握或控制反射光栅的衍射效率,本文给出了理论分析和实验结果。     

光栅干涉位移测量技术发展综述

介绍了经典双光栅测量系统、非对称双级闪耀光栅测量系统、单光栅测量系统、基于2次莫尔条纹的光栅测量系统、同心圆光栅2维位移测量系统、2维光栅位移测量系统的测量原理,阐述了各系统的关键问题及不足之处。同时结合双频激光干涉仪外差干涉思想,在单光栅测量系统的基础上,提出了双波长单光栅式纳米级位移测量方法,并通过分析系统特点指出该方法能实现大量程测量、获得纳米级的精度和分辨力。在对各种测量方法进行综合比较之后,总结了光栅测量的关键问题,并展望了光栅干涉位移测量的未来发展方向。     

基于狭缝方程的二次扭曲光栅的设计与衍射模拟

分析了二次扭曲光栅的原理,推导了二次扭曲光栅的狭缝方程,分析了其衍射特性,根据狭缝方程对光栅掩模图样进行了设计举例,最后对二次扭曲光栅的衍射特性进行了计算机模拟。     

TEA CO_2激光器光栅调谐选支技术研究

介绍了光栅调谐原理,分析了闪耀光栅性能和选择了光栅参数;设计了TEA CO2激光器光栅调谐选支系统,对可调谐选支输出控制系统的软、硬件进行了设计开发;实验表明,研制的TEACO2激光器光栅调谐选支系统,可精准、快速地实现光栅选支谱线输出。