基于长周期光纤光栅的可调谐光滤波器设计

分析了长周期光纤光栅(LPFGs)透射谱受外界环境折射率变化影响的特性及其原理,进而提出了一种新型的可调谐光滤波器的设计思路．并运用分段光栅的矩阵分析法对其进行了具体的计算。此种光滤波器具有滤波精度高、可实现滤波波长和深度单独、连续调谐及全光纤性等优点,滤波波长调谐范围可达15nm,衰耗深度调谐范围达9dB。     

包层腐蚀机械写制长周期光纤光栅的耦合特性研究

利用周期为600μm的刻槽板,采用单面受压的方式包层对经过HF溶液腐蚀后的单模光纤施加压力,形成机械写制长周期光纤光栅(LPFG).通过测最具有不同包层直径的机械写制LPFG在各种压力下的透射光谱,研究包层直径对纤芯基模与包层模LP12、LP13间耦合特性的影响.实验结果表明,随着包层直径的减小,谐振波长发生红移,耦合...     

基于镀铜长周期FBG的波长可调谐环形光纤激光器

将采用化学镀铜膜技术封装的长周期光纤光栅（LPFG）串人环形腔中,设计了一种新颖的波长可调谐掺Er3＋光纤激光器（EDFL）。铜镀膜（化学涂镀）的LPFG在激光器环腔中用作带阻滤波器,利用恒电流源调节LPFG所处温度场,影响LPFG透射谱,改变激光器环形腔增益最高点,实现输出激光波长的可调谐。在LPFG环境温度调谐20...     

机械微弯长周期光纤光栅的制备及其光学特性研究

利用两个交替放置的周期性刻槽板对单模光纤（SMF）施力,形成了机械微弯长周期光纤光栅（LPFG）。实验研究了LPFG的偏振相关损耗（PDL）、刻槽板空间周期和压力等参数对透射谱的影响。结果表明,压力可改变LPFG的透射谱特性,最大损耗峰值可达24．6dB;在1551．9nm处,LP13包层模的最大PDL约为7．42dB...     

机械可调谐的长周期光纤光栅的写制实验研究

深入研究了采用机械微弯法写制长周期光纤光栅(LPFG)的方案,进一步分析此方案中各种因素对LPFG特性的影响。写制的周期性凹槽板谐振波长变化率为17.7 nm/0.01 mm。当仅增加压力时,损耗峰值先增加,最大可调谐到16.248 dB。当压力过大时,损耗峰值减小。同时附加损耗随着压力增大而增加。而当压力一定时,损耗峰值随着周期性凹槽板的周期数目的增加而减小。研究结果有利于LPFG灵活运用于EDFA增益平坦和滤波应用等方面。     

级联长周期光纤光栅的温度特性研究

对级联长周期光纤光栅(C-LPFG)的温度敏感特性进行了理论和实验研究。讨论了C-LPFG的谐振波长温度灵敏度与包层模的阶次、光纤光栅周期的关系,进行了20～80℃温度传感实验,实验结果表明,谐振波长与温度成线性响应,升降温数据的重复性比较好,测得其谐振波长温度灵敏度为0.250 1nm/℃、而相同参数的LPFG所测得的谐振波长温度灵敏度为0.131nm/℃。表明,C-LPFG的温度灵敏度远高于同样参数的LPFG。     

基于长周期光纤光栅液位传感器的实验研究

利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模间的耦合特性,设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同,随着液位的变化,其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量,当液位在0.0～17.5mm范围内变化时,LPFG透射功率分别变化了6.8719dB和13.4360dB,其灵敏度为0.389 6dB/mm和0.7678dB/mm。结果表明,液体的折射率越大,传感器的灵敏度越高,并且具有良好的线性关系。     

长周期光纤光栅温度传感器应变交叉敏感的研究

长周期光纤光栅是透射谱光栅,纤芯基模与同向各阶包层模发生耦合,谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感,比传统布拉格光纤光栅具有更好的温度、应力、弯曲、扭曲、横向载荷、折射率等的传感特性.由于长周期光纤光栅对两个或者多个参量都是敏感的,当光纤光栅用于传感测量时,很难分辨出各个参量分别引起的被测量的变化,交叉敏感问题比布拉格光纤光栅严重的多.交叉敏感是光纤光栅传感中的关键问题.分析了目前较为典型的解决策略和方案,在此基础上提出了联系的思想和解决方案,提出并实验验证了一种解决长周期光纤光栅温度传感测量中应力与温度的交叉敏感问题.充分利用了LPFG温度与应变交叉敏感的现象,利用联系的思想,将应变对温度的负面干扰转变为正面的增敏.     

一种新的灵敏度可调谐FBG解凋技术

实验研究了一种基于机械微应变引入长周期光纤光栅(LPFG)的灵敏度可调谐的光纤布拉格光栅(FBG)应变传感系统.利用机械线加工技术设计了周期性压力槽,通过螺旋微位移结构定量推进弹簧进而对光纤施加径向压力,写制出谐振峰值可调谐的LPFG.紫外激光写入技术制作的FBG的波长位于LPFG的谐振边带范围内时,利用该LPFG作为透射滤波器实现了一种新的灵敏度可调谐FBG应变传感系统.实验分析了施加在LPFG上的压力由20 N调节至60 N时对FBG施加O～3000με的灵敏度可调谐传感实验结果,FBG传感系统光功率变化率由0.802 nW/με增加到1.204 nW/με.     

可调谐长周期光纤光栅压力传感的实验研究

采用超连续谱做宽带光源和金属凹槽板施加周期性压力,在普通单模光纤上产生了长周期光纤光栅(LPG),测定了脉冲透射谱深度和压力的关系.实验表明,在0～60 N范围内,压力和透射谱深度有很好的线性关系,线性度达到0.991 5,灵敏度达到0.2 dB/N.     

长周期光纤光栅传输谱特性研究

基于光的耦合模理论,应用MATLAB仿真长周期光纤光栅传输谱特性研究,模拟得到平均有效折射率从0.000001变化到0.000030,对应的最低传输率从99.94%变化到37.78%;周期数从200变化到500,对应的最低传输率从0%变化到57.86%;周期从1.44e-8变化到4.44e-8,周期为3.44e-8时传输谱较好。研究结论为长周期光纤光栅器件的制作提供理论依据。     

基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

基于长周期光栅的边缘滤波特性,设计了一种光纤布拉格光栅的传感解调系统,适用于布拉格光栅的静态和动态解调。系统实现了3.5 nm范围内的线性解调,波长灵敏度为0.092 nm-1,波长分辨率可以达到0.01 nm。振动测量中检测信号稳定,测量频率误差在1%以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题,采用了适当的温度补偿和封装技术,使长周期光栅的温度漂移系数从112 pm/℃下降到45 pm/℃,显著提高了系统的稳定性。     

纯切趾线性啁啾长周期光纤光栅的研究

为进一步拓宽长周期光纤光栅在光通信领域中的应用,在长周期光纤光栅中引入纯切趾包络和线性啁啾,构成光谱特性更为丰富的纯切趾线性啁啾长周期光纤光栅。采用耦合模理论,对纯切趾线性啁啾长周期光纤光栅中的模式耦合特性进行了研究,给出了纯切趾线性啁啾长周期光纤光栅的耦合系数和耦合模方程。在此基础上,详细研究了啁啾和切趾对长周期光纤光栅光谱特性的影响,讨论了纯切趾长周期光纤光栅用作色散补偿器的结构特性和色散补偿机制。最后,设计出一种采用两个相同光栅对称级联的基于纯切趾线性啁啾长周期光纤光栅的色散补偿器,该器件的3dB带宽为0.16nm,3dB带宽内的色散值约为-1954psnm,时延曲线偏离线性的波动幅度小于±2.5ps。     

基于长周期光纤光栅的光纤液位传感器

为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。     

Spectra of fiber Bragg grating and long period fiber grating undergoing linear and quadratic strain

The effects of linear and quadratic strain on the reflective spectrum of FBG and the transmission spectrum of LPFG have been numerically investigated based on the coupled -mode equations. The results show that for the FBG or LPFG undergoing only linear strain, the reflection or transmission spectrum is symmetrical about its central wavelength, the dependence relationships of the central wavelength shift, full-width-at-half-maximum, peak intensity upon the strain gradient have been obtained.     

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。     

长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

从长周期光纤光栅温度传感特性的基本原理入手,分析了长周期光纤光栅在液体环境中的温度传感特性,并对其在液体溶液中和空气中的温度特性进行了对比实验研究。实验结果表明,长周期光纤光栅在液体中的温度特性与在空气中的一致,均随着温度的升高,谐振波长向长波长方向漂移,温度降低时,谐振波长向短波长方向漂移,且基本成线性关系。在30℃到90℃范围内,液体环境温度灵敏度约为0.079nm/℃,损耗峰幅值波动不超过2.3dB。     

基于长周期光纤光栅的成品油中乙醇含量检测

提出采用长周期光纤光栅(LPFG)测量乙醇汽油与乙 醇柴油的研究。利用耦合模理论分析了LPFG的折射率敏感特性,得到LPFG谐振波 长漂移量与外界环境折射率的关系,并将其用于乙醇汽油 和乙醇柴油中乙醇含量的检测,得到乙醇汽油与乙醇柴油中乙醇含量与LPFG谐振波长漂移量 的 关系。实验结果表明,乙醇汽油中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为0. 047nm;而乙醇柴油溶 液中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为1.154nm。实验测量与 理论仿真的结果基本一致,验证了LPFG用于乙醇汽油和乙醇柴油检测的可行 性。     

长周期光纤光栅用于EDFA的增益平坦展宽

基于EDFA的能级结构和粒子转换理论,分析了EDFA的各种参数和性能,并通过实验得到EDFA达到最佳效果时,抽运能量不易过大的结论。从理论和实验上研究了长周期光纤光栅用于掺铒光纤放大器自发发射谱增益平坦展宽的特性、自增益谱的荧光峰和可用带宽。实验上利用抽运能量的改变,可以控制吸收波长的峰值位置,得到长周期光纤光栅用于EDFA自发发射谱增益平坦展宽的结果。     

长周期光纤光栅对结构参数的敏感特性

基于模式耦合理论,对影响长周期光纤光栅（LPFG）光谱特性的各种物理结构参数进行了研究,得到LPFG光谱特性响应的一系列定量或定性的规律。利用紫外线,通过振幅掩模法曝光H载掺Ge光纤制作了两根LPFG,写入的光栅长度分别为3.0 cm和4.5 cm,测得温度灵敏度分别为0.044 6 nm/℃和0.059 4 nm/℃...