光纤光栅压力传感器及其温度效应研究

根据Bragg光栅方程,讨论了光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机理及温度对光纤光栅反射波长的影响;通过裸光栅的罐状聚合物封装,在0～20MPa的范围内,使光纤光栅的压力灵敏度提高为-42.0am/Pa,是裸栅的17.3倍,可作为恒温时较高压力环境下使用的传感器;经实验结果分析,100℃以下的温度范围内,封装后的FBG受温度影响效应变为裸栅的4倍,反射波长与温度亦具有良好的线性关系。指出非恒温环境下的压力测量应考虑对传感器反射波长随压力变化曲线进行线性修正,以实现对压力的准确测量。     

波登管式光纤布拉格光栅压强传感器

基于光纤布拉格光栅传感模型，提出了一种悬臂梁与波登管相结合的光纤光栅压强传感器的组合设计，推导了光纤布拉格光栅中心波长偏移量与压强之间的解析关系式。理论和实验结果表明，压强调谐光纤布拉格波长的灵敏度系数的理论值与实验值分别为0．2246nm／MPa、0．2218nm／MPa，在0～6MPa测压范围内，调谐范围为1．35n／n．     

一种高性能光纤ASE光源的优化与研究

根据光纤Bragg光栅（FBG）传感系统光源应用需求,研制了一种双级双程结构的掺Er光纤（EDF）ASE（amplifiedspontaneous emission）光源,并对光源结构、输出方式、EDF长度以及泵浦功率进行了优化研究。结果表明,在最佳条件下实现了输出中心波长为1564．5nm、功率高达35．8mw和带宽...     

基于液体热光效应的FBG温度补偿方法

为了降低光纤布拉格光栅(FBG)中心波长对温度变化的敏感度,提出了一种FBG温度补偿新方法。用石英玻璃管对栅区包层被部分腐蚀的FBG进行罐状封装,内部填充具有一定折射率和负热光系数的液体以充当环境包层。利用液体包层热光效应影响FBG中心波长紫移的特性补偿光纤热膨胀和热光效应产生的红移特性,提高了FBG中心波长的温度稳定性,并且在25~55℃的局部温度范围内获得了0.002 2nm/℃的温度系数,使FBG中心波长的温度稳定性提高了近5倍,验证了方法的可行性。理论与实验研究表明,通过减小FBG包层厚度或选择具有较大折射率和热光系数的封装液体,可进一步提高封装后的FBG的温度稳定性。这种温度补偿方法简单可行,避免了胶粘材料封装固化过程中的光栅啁啾,拓展了FBG在光纤传感和通信中的功能化应用。     

可调谐光纤激光器及其在光纤传感中的应用

综述了可调谐掺铒光纤激光器的工作原理、研究现状，分析了调谐中有待解决的主要技术问题。介绍了可调谐掺铒光纤激光技术在光纤光栅传感中的应用，提出了一种新的基于可调谐掺铒光纤激光技术的波长检测方案，指出了该系统目前存在的问题。     

光纤布喇格光栅的低温传感特性研究

为了解决光纤光栅在低温环境中的应用问题,该文从光纤布喇格光栅(FBG)的传感理论出发,通过深入分析了FBG在-60~25 ℃时热光系数和热膨胀系数的变化。采用2根未封装的FBG进行实验验证,得到了FBG在低温环境下的响应情况。研究结果表明,FBG在低温环境下具有良好的响应和重复性,这对FBG在低温环境中的应用具有重要指导意义。     

保偏光纤光栅高温及应力传感特性研究

基于光纤光栅理论,制作了一种熊猫型保偏光纤光栅,并用实验验证了其温度和轴向应力响应特性,根据实验结果对比分析了温度逐渐升高和轴向应力逐渐增大时功率的变化情况。结果表明,熊猫型保偏光纤光栅在100~550℃高温范围内具有稳定的波长响应特性,其双峰的波长灵敏度分别为14.3pm/℃和14.4pm/℃,线性拟合度均高达99.9%;在0~2.4N范围内,双峰的轴向应力响应灵敏度分别高达1.477nm/N和1.490nm,线性灵敏度均高达99.9%;随着温度和轴向应力的增大,反射光谱对功率变化情况的响应也不相同。该保偏光纤光栅结构简单,所测温度范围较广,且轴向应力敏感系数较大,具有广泛的应用前景。     

微纳光纤的制备及其光学特性研究

在微纳光纤的制作中,制作方法和相关参数的选择与控制是影响其光学传输特性的重要因素。该文基于单模光纤,理论模拟并实验分析了熔融拉锥法和氢氟酸(HF)腐蚀法在制备微纳光纤（MNF）过程中的相关参数与传输光学特性变化规律。研究表明,在制备MNF过程中,直径从20 μm减小到0时,传输功率损耗达97%,受耦合损耗和环境折射率变化的影响,理论损耗值与实验结果虽存在一定差异,但变化规律保持一致。通过OptiFDTD软件模拟,指出倏逝场深度随着光纤直径的减小而增大,且与损耗存在非线性关系,当输入光波波长与光纤的直径相比拟时,能量几乎全部集中在光纤的表面,此时外界环境变化对光纤内光波导响应灵敏度提高,微纳光纤的这种特性在传感领域具有潜在的应用市场。     

基于光纤环形镜的C+L波段高平坦高功率掺铒光源

研究并设计了一种用3 dB宽带耦合器制作的光纤环形镜作为反射镜的双级双程单管抽运高平坦度高功率C+L波段ASE光源。用2个980 nm激光二极管调试两级抽运光功率的分配,两级采用掺铒浓度不同的光纤并优化光纤长度,获得了功率高达15.28 mW(11.84 dB/m)的C＋L波段ASE光输出,平均波长为1 559.31 nm,在未采用任何外加滤波器的情况下,其平坦区域3 dB带宽66.72 nm(从1 533.12 nm至1 599.84 nm)。之后采用一个激光二极管实现两级双向同时抽运得到了同样的效果。通过光纤环形镜的使用,不仅提高了抽运源利用效率,且改善了光源的平坦度,在实验过程中,在平坦度相度相对要差一些的条件下,还通过调整两级抽运光的功率及分配比例得到了功率达到30.11 mW的C+L 波段ASE输出。     

应力双折射对FBG传感器压力传感特性的影响

针对光纤布喇格光栅(FBG)发生弯曲应变实现压力(应力)传感检测的实际情况,对FBG与衬底材料全粘附和两点粘附耦合对压力传感特性影响进行了对比实验研究。结果表明,全粘附耦合会对传感器输入与输出响应特性产生较大的非线性影响,这种非线性影响主要来源于应力双折射、应力梯度等引起的谱展宽干扰。由实验结果得出,在压力为0～4N测量范围内,采用全粘附耦合引起的FBG反射光谱的展宽约为0．28nm;采用两点粘附耦合后,谱宽不随压力而变,而线性度较之全粘贴耦合时提高了1．89％。