一种利用双路相移布拉格光栅的快速微波频率测量方案

采用相移布拉格光栅设计了一种快速微波频率测量方案。通过在上下两支路配置具有不同陷波频率的相移布拉格光栅,再分别与激光源、相位调制器进行融合处理,利用光电探测器输出功率比与待测微波信号频率之间的映射关系建立幅度比较函数,进而实现微波频率测量。理论分析和仿真结果表明,通过调节激光源的载波频率,可改变微波频率的测量范围和测量精度;再结合大范围低精度频率测量和小范围高精度频率测量的两步测量法,可实现高精度的微波频率测量。该方案具有结构简单、测量精度高等优点。

基于相移布拉格光栅的混合结构光纤多参数传感器

提出了一种可同时测量温度、应变和折射率的光纤多参量复合传感器。该传感器由一个锥形相移布拉格光栅和全光纤马赫-曾德尔干涉仪级联构成,利用二者不同的传感特性实现三参数同时测量:锥形相移光栅用于实现应变和温度传感,马赫-曾德尔干涉仪用于实现折射率传感。进一步利用传递矩阵法分析了该传感器的三参数同时测量特性。通过实验测试可得该传感器的温度灵敏度、应变灵敏度和折射率灵敏度分别达到12.2 pm/℃、0.0213 dB/με和-344.81 dB/RIU。此外,该传感器还具有制造简单、反射式操作、灵敏度高等优点,在多参数测量中具有广泛的应用前景。

相移光纤布拉格光栅的光子晶体理论研究

本文将相移光纤布拉格光栅近似为一维光子晶体 ,利用光子晶体理论研究其能带结构和光学传输特性 .指出了光栅的反射峰和光子禁带 ,反射峰中的高透射曲线部分和缺陷模之间的对应关系 ;

基于电弧放电的相移光纤布拉格光栅制作技术

发现并验证了电弧放电对光栅折射率调制的电弧放电擦除(ADE)效应,利用ADE效应成功制作了相移光纤光栅。基于ADE效应的特点,建立了由这种工艺制作相移光纤光栅的理论模型,基于放电对折射率和光栅擦除长度的影响,采用不同的光栅参数,进行了较全面的仿真研究;同时,设计制作了专用的装置,对基于ADE的相移光栅制作技术进行了全面的实验研究和验证,研究了外部应力、放电参数、光栅参数和退火处理等因素对透射峰值波长、线宽和强度的影响。理论仿真与实验研究结果一致。仿真和实验研究均表明:基于ADE的相移光纤光栅制作技术方便有效,通过优化放电参数和光栅参数,可以制作高质量的相移光栅。

相移反射体布拉格光栅在谱合成中的应用

谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。建立相移反射体布拉格光栅谱合成模型,利用传输矩阵法,分析相移反射体布拉格光栅的衍射特性,并对反射体布拉格光栅的衍射特性和相移反射体布拉格光栅的衍射特性进行了比较。以两束光为例,分析相移反射体布拉格光栅谱合成特性,分析在高斯单色平面波入射条件下,光谱宽度对谱合成效率的影响。结果表明,通过在反射体布拉格光栅中引入π/2的相位畸变,可有效抑制衍射效率中的旁瓣的影响并增加参与谱合成的光束数目,对于两束光谱间距为30 pm的窄带光束谱合成,谱合成效率可达97%。

边缘滤波法解调的相移光纤布拉格光栅应变传感器

设计了一种基于相移光纤布拉格光栅(PSFBG)的应变传感器。将PSFBG和光纤布拉格光栅(FBG)通过光环形器连接在一起,并且沿着中线对称地粘贴在等强度悬臂梁上。两者共同作为探头的核心传感元件。它们粘贴的位置紧靠中线,从而承受着相同的应变,产生携带信息并且线宽极窄的传感光。通过边缘滤波法解调传感光,最终可以获取应变数值。理论模拟了由参数匹配的PSFBG和FBG产生的传感光谱,实验中获得了线宽仅为101pm的传感光,实验结论与数值模拟吻合。在应变探头的实验验证中,解调结果与待测信号的线性关系良好,拟合度为0.994,探头的应变分辨率为1.5με。基于该设计的应变传感器具有高分辨率、低成本、无啁啾等优点,具有很高的实用价值。

相移超结构光纤布拉格光栅相位编/解码器的分析与设计

详细给出了采用传输矩阵法(TMM)分析的基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的相位编/解码器的理论,提出了设计方法。以长度为127切普(chip)的二相位和四相位编/解码对为例,对设计结果进行了仿真验证,通过与文献中的结果对比,进一步说明了分析方法和设计方法的正确性。仿真还比较了四相位码的A族序列和二相位码的Gold序列对光栅写入精度的灵敏度,发现在相同码长条件下,四相位码对光栅相移制作控制精度的要求要高于二相位码。

基于πPS-FBG传感技术的激光超声水下铝板缺陷检测研究

为实现水下金属构件在线服役状态的在线评估,搭建了一套基于激光超声和π相移光纤布拉格光栅(πPS-FBG)的水下板材缺陷检测系统.为了研究水下激光超声传播规律,以6061铝合金板材为测试样品,进行了不同水深下的激光超声探测实验.与空气中超声传播相比,实验发现水下πPS-FBG多接收到一个超声波信号,此信号是激光第一次与水面作用产生的纵波信号.随着激励源与πPS-FBG传感距离的增加,超声信号在时域上也延迟增加;πPS-FBG接收的激光激励的首个超声波信号的波速为2871.91 m/s,缺陷反射波的波速为2911.02 m/s,其与铝板中超声表面波的速度接近,两者的相对误差分别为1.3%和0.03%.改变激励源与缺陷的距离,发现缺陷的定位精度与缺陷距离无关,缺陷位置的定位相对误差随着距离的增大而逐渐减小.本研究为水下金属构件的在线服役状态检测提供了一种潜在应用技术(包括在南水北调工程中),对于提高水下结构的安全性和可靠性具有一定意义.

Investigation on reflection spectr a of chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings

The characteristics of chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings have been investigated by the use of transfer matrix formulation. While the characteristics of a chirped and phase-shifted fiber Bragg grating are the same as those of non-chirped one in some important aspects, both the reflection and transmission windows of a chirped and phase-shifted fiber Bragg grating can be broadened in a wide range. Therefore, chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings will have appScations in WDM or DWDM optical communication systems. The work in this paper can be used to design the new devices based on chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings.

基于FP腔的大量程超声解调系统研究

针对光纤布拉格光栅(FBG)超声探测传感器测量灵敏度和量程相互制约的问题,文章提出了一种基于法布里珀罗(FP)腔和π相移FBG(π-FBG)的解调方案。文章分析了利用FP腔解调的原理并进行了详细的数值仿真分析。理论分析表明,利用FP腔的两个纵模作为一组解调器同时解调,可将系统灵敏度提高两倍,并且具有很好的线性度。扩展到多个纵模时可构建解调器阵列,从而极大地提高了系统的量程,有效地解决了测量灵敏度和量程相互制约的问题。数值仿真结果表明,该方案在实际可操作参数范围内切实可行,并具有灵敏度高和响应速度快等优势。

基于电反馈方法的窄线宽半导体激光器

窄线宽半导体激光器广泛应用于雷达和传感等领域,因此窄线宽激光器的研究具有十分重要的意义。设计采用了电反馈的结构,从激光器发射出来的光经过一个专门设计的频率鉴别器,来稳定激光器的中心波长。光电探测器将频率鉴别器发射出来的光转化成电流,与激光器内部探测器的电信号比较,比较之后的差值反馈到激光器将激光器的线宽锁定在环路带宽范围内;从而将激光器线宽由原始的0.5nm降低到0.08nm。