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。     

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.     

光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术

从增敏的角度，分析了光纤Bragg光栅的传感理论，在此基础上研究了光纤Bragg光栅的温度应力增敏原理。从不同的方面阐述了温度应力增敏技术，并进一步分析了光纤Bragg光栅压力温度传感器的增敏模型，研究了光纤光栅传感器的封装增敏技术。     

基于光纤Bragg光栅的Fabry-Perot滤波器特性的分析

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出了光纤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,得出了决定滤波器传输特性的相关参量及其影响规律.根据光纤Bragg光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔的腔长与光纤Bragg光栅常数之间的关系,从而为研制基于光纤Bragg光栅的F-P滤波器提供了依据.     

光纤Bragg光栅的优化设计

提出了一种优化设计变迹啁啾光纤Bragg光栅的方法。在优化设计过程中，利用四阶五阶Runge-Kutta方法来计算光纤光栅的反射谱，利用非线性最小二乘法来对光纤Bragg光栅的啁啾和变迹参数进行优化，以获得不同反射谱要求下的变迹啁啾光纤Bragg光栅的最佳参数。     

光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术

从增敏的角度,分析了光纤Bragg光栅的传感理论,在此基础上研究了光纤Bragg光栅的温度应力增敏原理。从不同的方面阐述了温度应力增敏技术,并进一步分析了光纤Bragg光栅压力温度传感器的增敏模型,研究了光纤光栅传感器的封装增敏技术。     

基于双光纤光栅的光学电流互感器设计

通过采用双光纤光栅交叉结构设计的电流互感器,实现了基于方形超磁致伸缩材料和光纤Bragg光栅的电流互感器的温度补偿,同时实现了对超磁致伸缩材料受热膨胀带来的光纤Bragg光栅中心波长的应变漂移的补偿,提高了基于双光纤光栅的光学电流互感器的测量精度。     

倾角对光纤Bragg光栅型OADM性能的影响

对带有光栅倾角的光纤Bragg光栅型OADM进行了理论研究。基于光栅倾角对光纤Bragg光栅反射特性的影响,分析了该器件的分光效率、同频串扰、邻道隔离度和附加损耗。数值结果表明:光栅倾角大于0.8°后,器件光学性能迅速劣化;光栅倾角将导致右端邻道隔离度和右端邻道信号附加损耗的急剧恶化。     

基于多子群竞争进化规划算法的光纤光栅设计

从光栅传输矩阵分析法出发,提出了一种基于多子群竞争进化规划算法的光纤Bragg光栅(FBG)设计方法,进而设计了用于滤波的均匀FBG和用于色散补偿的啁啾FBG(CFBG)的结构参数.结果表明,本文设计方法可直接确定FBG的结构参数,在不同的设计精度要求下所设计的FBG分析曲线与目标曲线吻合很好,所采用算法具有比传统的进化规划算法快几10倍的收敛速度和更好的稳定性.     

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.     

Spatial shape reconstruction using orthogonal fiber Bragg grating sensor array

With distributed orthogonal fiber Bragg grating (FBG) sensor arrays used as modular detection units, an implementation method for deformation detection and spatial shape reconstruction of a frame model structure was proposed in this paper. After brief introduction of curvature detection principle of FBG sensor, the design, fabrication and encapsulation of the FBG modular detection unit were illustrated detailedly. Every unit was composed of four optical fibers, each containing an array of FBG strain sensors. In addition, the method and procedure of the reconstruction algorithm of three dimensional spatial curve based on orthogonal curvature were also described in detail, as well as discrete curvature continuity method. The constructed algorithm was applied to reconstruction the vibration deformation of the experimental frame model, in which four FBG modular detection units were embedded. Afterward, experimental test and verification were performed for static bending and dynamic excitation of the frame model structure, using the developed experiment system. And experimental results verified the feasibility and effectiveness of deformation detection and spatial shape reconstruction based on orthogonal FBG sensor array. Moreover, the results indicated that the proposed method can provide useful research thinking for the further study of active monitoring of flexible space structures.     

一种基于压电控制FBG的改进型快速调谐OADM

在光纤通信系统中,OADM是实现波分复用技术的重要器件之一,其信道间隔、带宽及选频速度等参数决定了系统的性能。OADM的核心器件是光滤波器,为了提高其带宽及速度,提出了一种基于压电控制FBG的快速调谐OADM,设计了基于PZT快速控制应变场实现波长选通的调谐结构。系统调制电压范围为0~160 V,实现了对1548.325~1553.248 nm范围内的扫频。通过Matlab仿真分析获得了FBG有效长度、调制深度与反射光峰值反射率和反射带宽的函数关系,并依据此确定了系统参数。实验利用PZT对FBG进行波长选通控制,结果显示,加载曲线与卸载曲线基本相符、线性度好,能够实现快速窄带带通控制。并对1548.325 nm信号光的上、下载及直通进行了测试,结果符合设计要求。该新型OADM具有控制速度快、线性度高等优点,在光纤通信中具有一定的应用价值。     

基于动态法布里-珀罗腔的光纤光栅温度传感

提出一种动态非本征法布里-珀罗(F-P)腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷(PZT)构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅(FBG)反射光,理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟,当PZT在正弦电压驱动下,F-P腔调制输出的类余弦信号因FBG波长的变化产生了信号曲线的位移,且位移量与FBG波长的变化量呈线性关系,此关系可用于FBG波长的解调。通过动态F-P腔与光纤光栅构建的温度测量实验系统,对不同温度下的液体进行实验测试,在35℃～80℃温度变化范围内验证了液体温度变化量与类余弦信号的位移量呈线性关系,其线性拟合度达99.5%。     

Low Temperature Characteristics of FBG Temperature Sensors with Small-size Packaging

Two small-size package methods, thin stainless steel tube based package method and plating gold based package method for fiber Bragg grating（FBG） temperature sensors, are designed. The characteristics of the FBG temperature sensors in the environment temperature between 203 K and 243 K are investigated. The wavelengths of the FBG temperature sensors as a function of the temperature are examined experimentally. The experiment results of the two different small-size package sensors in identical conditions are compared with each other. The transmission spectrum of the sensors is analyzed at the temperature of 273 K and 213 K. The temperature sensitive factors of the sensors are derived analytically and are verified by experiments. Linear fitting to the wavelength-temperature curve is carried out.     

改变光栅折射率实现双波长采样光栅的方法

提出了一种新的基于采样光纤布拉格光栅(FBG)的双峰(DW)滤波器实现方法。通过改变采样之间的直流折射率,在FBG中引入相移;利用占空比为1的余弦函数采样,抑制除±1级以外的所有波长通道。该设计制作方法具有波长设计灵活、制作精度要求低与成本低的优点。对均匀直流相移光栅、采样直流相移光栅与传统离散相移光栅进行了比较与实验制作,结果与理论相吻合。实现了波长间隔为0.08 nm的DW滤波器,证明了该方法的可行性。     

Simultaneous measurement of displacement and temperature usingin-fibre-Bragg-grating-based extrinsic Fizeau sensor

A novel method for simultaneously measuring displacement and temperature using an in-fibre-Bragg-grating (FBG) based extrinsic Fizeau interferometric sensor is presented. The Fizeau cavity is formed by an FBG with low reflectivity and a highly reflective surface. The FBG acts as both a reflector for the Fizeau interferometer and a temperature sensor, at the same time. Experimental results are provided which demonstrate the feasibility of this sensor design     

一种实用的光纤Bragg光栅压力传感器

设计了一种弹性圆筒为衬底的光纤Bragg光栅(FBG)压力传感头,采用参考光栅补偿温度变化对FBG测量压力的影响。在温度为20～100℃、压力为0～20MPa的范围内测试了传感器的特性,并给出了修正温度变化后压力引起波长漂移的实验曲线。结果表明,传感器压力灵敏度为-0.0127nm/MPa,其绝对值约是裸FBG压力灵敏度的4倍,实现了压力增敏。传感头采用密封设计,避免了液体和气体的渗漏,通过选择不同的内径和壁厚,可调整传感头的量程和灵敏度。     

一种应力迟滞和温度自动补偿型FBG压力传感器

基于波登管与悬臂梁的组合设计,将2个相同波长的光纤布拉格光栅(FBG)分别与悬臂梁的上、下表面对称粘贴组成差动式FBG传感系统,实现了外压力调谐双FBG布拉格波长差的调谐方法。理论分析和实验研究结果表明,该系统不仅能自动补偿FBG压力传感系统中弹性衬底元件在加压和减压过程中的弹性迟滞,而且能同时自动补偿温度,改善传感系统的线性响应特性;在0～20MPa的压力范围内,双峰波长差的调谐范围为0.0～5.6nm,压力调谐双峰波长差的灵敏度可达0.28nm/MPa,是压力调谐单峰波长灵敏度的2倍,标准误差可由单峰的0.066nm降低到0.0084nm。     

一种靶材表面激光辐照功率的间接测量方法

现有的激光功率测量技术难以满足高能激光器到靶功率的测量需求.本文提出了一种基于埋入式FBG(光纤布拉格光栅)传感的靶材表面激光辐照功率间接测量方法.利用两个埋入式FBG传感器实现对靶材内不同深度处温度变化的精确测量,通过对两个FBG传感器测得的温度差进行函数拟合,即可求得靶材表面的激光辐照功率.仿真结果表明,本文所提方...