用于制作光纤布拉格光栅的工业准分子激光器的优化

1　引言一般情况下 ,把光纤布拉格光栅描述为没有材料蚀刻的、具有周期性结构和光波导光学特性的变型。以这一方式在纤芯中纵向折射率可周期性变化。这一变化的周期通常为几微米 ,如果光纤布拉格光栅要用于特定波长的选择性反射 ,则波长 (及其谐波 )和由其引起的折射率调制必须满足布拉格条件λb=2Λ neff/ N　 (N =1 ,2 ,3… )其中λb为选定波长 (如 1 .5 5 μm) ,Λ为调制的周期 ,neff 为有效折射率 ,N为反射次数。光栅的反射率 R取决于和波长有关的光耦合进光栅的系数 k以及光纤长度 LR =tanh2 (k L )　　掺锗光纤中折射率的光感应变…     

光纤光栅的不同折射率调制及其实现方法

本文研究光纤光栅的不同折射率分布及其光谱特性和应用 ;利用模式耦合方程求解几种典型的折射率调制光纤光栅的光谱特性 ;研究了光纤光栅不同折射率调制的实现方法 ,并设计研制了实现变迹曝光法的扫描装置。     

用应变仪探测光纤光栅波长移动的传感网络

本文提出并实验了一种新的探测光纤光栅波长移动的系统,该系统采用抖动调制的方法逐步逼近光纤光栅反射光谱的中心波长,并用应变仪作为系统的读出装置,彻底消除压电陶瓷的非线性性和滞后性带来的误差,使测量系统的精度得到明显提高。     

光纤光栅声光调制特性分析

高频超声波在紫外写入的光纤布拉格光栅(FBG)上传播，产生的长周期超声光栅调制光纤光栅，形成光纤超声超结构光栅。利用模式耦合理论，分析了光纤超声超结构光栅的光谱特性，得出光纤超声超结构光栅的反射谱存在多个反射峰，其反射峰的波长间隔由超声波的频率决定。因此，可以通过改变超声波的频率，调节一阶反射谱的反射波长，从而实现宽调谐范围的快速波长可调滤波器。该滤波器与通常的声光可调滤波器相比，带宽更窄，调谐速度更快。     

随机折射率调制光纤光栅中的模式耦合分析

对随机折射率调制的光纤光栅进行了理论建模,将随机光纤光栅看作是长、短周期均匀光纤光栅的随机线性组合.分别利用传输矩阵法和光束传播法计算了随机间距均值为20μm的随机光栅的反射和透射特性,证实了随机光栅中同时具有前后向纤芯基模的耦合以及纤芯基模与包层模式之间的耦合,验证了所提出的线性组合的理论模型.文中还进行了随机光栅的实验研究,采用飞秒激光器在1 cm的单模光纤中写入了具有500个随机间距在10~20μm的折射率调制点的随机光栅,并测量了该随机光栅的反射和透射光谱.实验结果进一步验证了理论模型的准确性.     

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。     

基于反射谱重构的光纤光栅再生过程研究

提出一种新的光纤光栅反射谱重构方法,通过再生过程中反射谱的重构,对再生规律进行总结。基于耦合模理论,推导了光栅的主要参数,包括栅区长度、周期及折射率调制深度平均值的表达式。结合传输矩阵法中的特征参数,即光栅有效折射率和折射率调制深度对反射谱的影响规律,提出重构方法,并用相关系数进行了评价。进行光纤光栅再生实验记录反射谱的演变,重构出光栅参数变化。研究发现:再生过程中折射率呈幂指数函数形式,指数随退火时间增长而减小。据有效折射率退火时的变化,分析光栅再生时所产生的不同程度内应力的释放,引起有效折射率的周期性调制。     

光纤布喇格光栅的反射特性研究

阐述了由耦合模理论得到的光纤布喇格光栅的反射率的表达式,并且由此表达式导出了光纤布喇格光栅的反射特性和反射中心波长。理论分析了反射波长λ、光栅栅距Λ,折射率微扰的最大值Δnmax,光栅区长度L和反射率Rg之间的关系。     

复合调制长周期光栅耦合器的研究

从麦克斯韦方程出发,推导了长周期光栅耦合器在折射率、增益、损耗复合调制下完整的耦合理论模型。在此基础上,详细分析了该复合调制长周期光栅耦合器直通与交叉臂间的功率耦合和多波长滤波特性。结果表明,当增益/损耗调制与折射率调制作用相等时,复合调制长周期光栅耦合器具有单向非互易的功率耦合特性,而且随着多波长复用信号输入光纤和输入方向的不同,具有不同的上下话路滤波特性。在增益调制作用下,满足相位匹配条件的信号不仅可有效地耦合到交叉臂下话路输出,还能得到明显的放大;但当损耗调制时,直通与交叉臂中的信号功率均保持各自的初值,而且不再具备波长选择滤波能力。     

纤芯包层复合结构FBG的光谱特性仿真研究

针对纤芯包层复合结构光纤布拉格光栅(FBG)制备难度较大的问题,文章首先分析了复合结构FBG的结构特征,然后从光纤耦合模理论出发,利用Rsoft结合Matlab软件分别模拟了单独存在的纤芯、包层光栅以及复合结构光栅的反射光谱,并且通过改变光栅周期、栅区长度以及调制深度,对复合结构FBG的反射光谱特性进行了仿真分析。仿真结果表明,光栅周期为541 nm并固定其他参数时,单独的纤芯与包层光栅中心反射波长分别为1 563.4和1 558.0 nm,复合结构光栅获得了具有相同中心波长的双峰反射光谱;复合结构光栅的光栅周期、光栅长度和调制深度会对反射谱的中心波长、强度与半高宽度造成规律性的影响。研究结果可以给光栅刻写与应用提供参考与理论支撑。     

Micro-structured fiber Bragg gratings. Part I: Spectral characteristics

In this paper, the authors present a detailed theoretical and numerical analysis of an in-fiber photonic device based on micro-structured fiber Bragg gratings for sensing and telecommunication applications. The investigated structure consists in a fiber Bragg grating with a localized stripping of the cladding layer. The thinning of the cladding layer changes the core propagation features and thus it induces a phase delay on the guided mode, leading to the formation of a defect state inside the original grating band-gap in agreement with the phase-shift grating theory. The behaviour of the defect state is ruled by three main parameters identified in the length and depth of the stripped region and the surrounding refractive index. This special characteristic leads to the possibility to realize a new class of active and passive photonic devices. In particular, here, the theoretical and numerical analysis of the spectral behaviour exhibited by the device and its dependence on the perturbation features have been carried out. Particular emphasis has been focused on the effect of the SRI on the spectral response, providing an exhaustive analysis of the potentiality of the device both for sensing and telecommunication applications. In addition, the investigation of standard uniform and strong fiber Bragg gratings has been carried out. Finally, the case of real devices realized by wet chemical etching in hydrofluoric acid solutions was analysed and a spectral equivalence was found to extend the design rules identified for the ideal case.     

UV-Inscribed Optical Fiber Gratings in Mid-IR Range and Their Laser Applications

We have UV-inscribed fiber Bragg gratings (FBGs), long-period gratings (LPGs), and tilted fiber gratings (TFGs) into mid-IR 2m range using three common optical fiber grating fabrication techniques (two-beam holographic, phase mask, and point-by-point). The fabricated FBGs have been evaluated for thermal and strain response. It has been revealed that the FBG devices with responses in mid-IR range are much more sensitive to temperature than that in near-IR range. To explore the unique cladding mode coupling function, we have investigated the thermal and refractive index sensitivities of LPGs and identified that the coupled cladding modes in mid-IR range are also much more sensitive to temperature and surrounding medium refractive index change. The 45 tilted fiber gratings (45-TFGs) as polarizing devices in mid-IR have been investigated for their polarization extinction characteristics. As efficient reflection filters and in-cavity polarizers, the mid-IR FBGs and 45-TFGs have been employed in fiber laser cavity to realize multi-wavelength 2 m Tm-doped CW and mode locked fiber lasers, respectively.     

利用动态相位掩膜板法制作光纤光栅

在相位掩膜板法光纤Bragg光栅(FBG)制作系统中,通过高精度陶瓷压电(PZT)促动器对相位掩膜板进行运动控制,实现对光栅折射率交流调制量和相位的任意调制,从而实现相移、切趾和啁啾等FBG的制作,从而提高FBG制作工艺的灵活性。     

Transmission Characteristics of Sagnac Loop with Fiber Bragg Grating

A transmission filter composed of a Sagnac loop and a fiber Bragg grating is studied in detail.It is found that the transmission spectrum of this filter is the splitting of the reflection spectrum of the fiber Bragg gratings.The filter can behave as a multiple-passband filter when the fiber Bragg grating is strong and as a single-band filter when the fiber Bragg grating is weak.Very narrow transmission filters can be obtained in this way.     

平方型啁啾光纤光栅高阶色散补偿器的理论设计

对周期保持恒定,而其有效折射率大小随其长度按平方律变化的啁啾光 纤光栅提出了一个理论设计模型,从该模型出发,得到了光栅有效折射率分布函数与光栅色散量之间的关系,最后将该模型的计算结果与传输矩阵法的计算机模拟结果进行了比较,二者基本上一致。     

紫外写入光纤Bragg光栅及其发展

把要评述了光纤光栅的理论背景、光纤的光敏性，对至今发展起来的几种主要光纤光栅紫外写入技术和chirp光栅生成技术进行了全面的评介，最后介绍了光纤光栅在激光和通信方面的一些重要应用。     

基于光纤光栅的分布式传感器

分布式传感器是光纤光栅的重要应用方面之一。本文较全面地介绍光纤光栅分布传感器的各种结构和检测方法，分析讨论了它们的特点和性能。     

基于双光纤光栅的加速度传感探头结构的设计

分布式光纤光栅加速度传感技术对微弱振动测量分析及其故障诊断具有重要的实用价值。采用副载波调频、波分复用技术提出了一种分布式光纤布喇格光栅加速度测量系统,并进行了基于双光纤布喇格光栅的加速度传感探头结构的设计。该传感探头具有尺寸小,质量轻,不受电磁干扰等优点,有较高的测量灵敏度和分辨率,而且能自动消除温度噪声和相位噪声的影响。     

多径衰落信道的分数布朗运动模型

本文旨在将分形理论引入多径衰落信道的研究,从非线性科学的角度出发建立了多径信道的分数布朗运动模型.通过探讨多径信号的增量统计分布、统计自相似性、广义功率谱和分形维数,揭示了多径衰落与分数布朗运动间的内在联系;指出信号的分维是描述无线信道传播特性的重要参数;在分形模型的基础上,对多径信号进行了重构.实验结果表明,无线信道的分数布朗运动模型比传统的随机模型能更有效地刻划和描述多径衰落的行为.     

光纤布拉格光栅的折射率传感研究

采用光纤布拉格光栅制备折射率传感器,研究光纤光栅的折射率传感灵敏度与其包层直径之间的关系。理论分析可得,光栅包层直径越小,Bragg波长的偏移量随环境折射率变化的影响越大,这样就能使实验中光栅所反射的LD光功率变化(传感灵敏度)越明显。利用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,得到不同包层直径的光纤Bragg光栅折射率传感器。实验指出,包层直径减小时,光栅可传感的折射率范围会缩小,而其折射率的传感灵敏度却会增大,如包层直径为8.9 μm时,折射率的检测范围为1.3872~1.4730,其最大灵敏度值达到了224.0320 dBm/RIU。