单端面长周期光栅透射模式测量技术

为了实现长周期光栅透射谱测量模式的远距离监测,设计了单端面镀反射膜的测量装置系统,对单端面镀银膜长周期光栅的传感原理做了分析,并从实验的角度分别对单端面镀银膜模式系统和直接透射模式系统的长周期光栅在不同折射率的环境介质中的响应进行了研究,比较了它们的异同。首先,采用2×2单模光纤耦合器分别连接光谱分析仪、光源、长周期光栅。然后,在包含长周期光栅的光纤的另一个端面制备反射银膜。最后,通过测量一系列不同折射率的环境介质,比较了直接透射模式与单端面镀银膜模式下的长周期光栅的响应光谱。实验结果表明:采用波长解调表达时,对于同一种环境介质,两种模式下长周期光栅的响应光谱的谐振波长基本相同;采用功率/峰值解调表达时,随着甘油浓度从水变为80%的甘油溶液,直接透射模式下的光损耗从-6.05 d B变为-9.22 d B,单端面镀银膜模式下的光损耗从-8.03 d B变为-11.33d B。与直接透射模式相比,单端面镀银膜的长周期光栅光谱中的相对光损耗明显增加,谐振峰更尖锐,更有利于谐振波长和谐振峰光损耗值的识别。本研究设计的单端面镀银膜的长周期光栅测量系统不仅保留了长周期光栅透射谱的感应模式,而且使长周期光栅在对环境介质的测量中操作更加灵活方便,尤其是在远距离、恶劣环境或深层液体的折射率测量中具有独特的优势。

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统 ,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器 ,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调 ,结合高信噪比的光电测量系统 ,传感测量的波长检测灵敏度为 1.94d B/nm,波长测量分辨率可达 0 .0 5 nm.

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。

基于长周期光栅边缘滤波解调的光纤布喇格光栅位移传感研究

利用长周期光栅的边缘滤波解调技术,我们报道了一种光纤布喇格光栅位移传感方法。系统由一个3dB耦合器、一个传感光纤布喇格光栅、一个长周期光栅和一个探测器构成。实验结果表明,在所测位移范围内,传感系统输出的光功率与位移成良好的线性关系,位移灵敏度为9.24pW/mm,位移分辨率为0.01mm。该方案结构简单、灵敏度高、线性度好,可应用于实际中的位移测量。

基于阶跃长周期光栅级联的EDFA增益平坦

两级联阶跃型长周期光栅已经被研究作为带阻滤波器实现了EDFA的增益平坦。在对这种长周期光栅进行分析后,提出了一种利用三级联或更多级联的长周期光栅来优化光纤传输谱线的新方法。在此基础上,根据长周期光栅耦合模理论,进行了传输谱线的计算与仿真。仿真结果显示,光栅传输图谱可以被塑造成合适的形状来优化传输;同时,通过对级联光栅的两个参数(级联光栅各段的长度以及折射率微扰)的调制,有效谱线可以得到展宽。经过论证得出,这种方法是实现EDFA增益平坦的一条可行的途径,为EDFA在光通信和WDM光纤传感网络系统中应用的优化提供了理论依据。

单端面透射模式长周期光栅的设计和测试

本文设计了一种单端面长周期光栅透射模式折射率传感器。首先,将2×2单模光纤耦合器输入端的一个光纤接头与光源相连接、输出端的两个光纤接头分别与光谱分析仪和长周期光栅的一个光纤接头相连接。然后,在包含长周期光栅的光纤另一个端面溅射反射银膜。最后,以一系列不同折射率的甘油水溶液为待测液体介质研究了直接透射模式与单端面镀银膜模式下长周期光栅的响应光谱的异同。实验结果表明:单端面镀银膜的长周期光栅的响应光谱仍然以透射谱的形式出现。对于同一种液体,单端面镀银膜的长周期光栅与直接透射模式的长周期光栅的响应光谱有着近乎相同的谐振波长值,但它们的光损耗存在一定的差异。在0~80%的甘油溶液中,直接透射模式下的光损耗从-12.92 dB变为-16.28 dB,再逐渐变到-13.22 dB;单端面镀银膜模式下的光损耗从-13.13 dB变为-13.74 dB,再逐渐变到-11.45dB。与直接透射模式相比,单端面镀银膜的长周期光栅的相对光损耗与甘油浓度的线性关系更加良好。本研究设计的长周期光栅测量系统采用单端面探头的方式检测环境介质,因而在测量中操作更加灵活方便,非常适合于远距离、恶劣环境或深层液体环境中的折射率测量。

光子晶体光纤长周期光栅制作技术与应用最新进展

详细介绍了光子晶体光纤长周期光栅几种典型制作方法,包括相位掩模法、CO2激光脉冲激励法,机械压力诱导法、电弧放电法、液晶法和声波诱导法,并且分析了各种方法的优缺点,简单介绍了光子晶体光纤长周期光栅的温度、应变、折射率传感特性。简要介绍了光子晶体光纤长周期光栅在光通信和光传感领域的应用情况,并且展望了基于光子晶体光纤长周期光栅的新型光子器件的未来发展情况。

相移长周期光栅在EDFA增益平坦中的应用

对相移长周期光栅进行了理论分析,在此基础上,运用传输矩阵法对它的透射光谱进行数值计算,分析了相移量大小、平均折射率变化以及光栅长度等结构参数变化对相移长周期光栅透射谱的影响,并根据这些变化规律适当调节它的结构参数,使其透射光谱与平坦EDFA的目标光谱在一定程度上相符。平坦后的EDFA增益谱在34nm范围内最大波动不超过±0.7dB。根据此方法设计的增益平坦滤波器只包含一个器件,体积小,便于制造和封装,具有很好的市场应用前景。

聚合物覆膜对长周期光栅灵敏度的调制

利用静电自组装技术在长周期光栅表面组装了聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)薄膜,并探索了覆膜的长周期光栅对异丙醇、乙醇、甲醇、水、空气的响应性能。实验表明,聚合物薄膜的厚度或组装层数对长周期光栅的灵敏性产生了调制,使长周期光栅对折射率呈如下的敏感规律:随着组装层数的增加,长周期光栅对折射率的敏感性逐渐从高折射率向低折射率转移;并且长周期光栅对折射率相邻的介质有一个最佳敏感区。这对开发高灵敏性和高选择性的长周期光栅生化传感器提供了很好的依据。

光子晶体光纤长周期光栅的谐振波长特性研究

利用有限差分法和耦合模理论分析了光子晶体光纤结构参数等因素对光栅周期调节长周期光栅谐振波长作用的影响,结果表明:对于同种光纤,可通过增大或减小光栅周期来减小或增大谐振波长;若占空比f增大或减小,可通过减小或增大光栅周期来保持谐振波长不变;若比例系数M增大或减小,可以成正比增大或减小光栅周期来保持谐振波长不变;在只是空气孔层数增加的系列光纤中,在长波处,为取得同一谐振波长,光栅周期需要增大数个μm,但在短波处则正好相反;内层气孔对光栅周期调节谐振波长的作用影响较大,而第5层以外各层的影响十分微弱。综合利用这些规律,可以快捷地选择合适的光栅周期,高效率地制备有合适谐振波长的光子晶体光纤长周期光栅。

长周期光栅—新兴的光纤光栅传感器

近两、三年来，一类新兴的光纤光栅传感器—长周期光栅型传感器（LongPeriodGratinsSensor—LPGs）从众多的光栅传感器中脱颖而出。文章重点介绍了LPGs的传感原理、应用及目前发展状况。

涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅对湿度的响应性能

用静电自组装的方法在长周期光栅的表面制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚苯乙烯磺酸钠(PDDA/PSS)膜,并研究了它们对空气中湿度的响应。实验结果表明,随着空气绝对湿度的增加,长周期光栅传输谱的谐振峰波长逐渐向长波方向移动,在25～45℃范围内,饱和蒸气压与谐振峰波长呈现了很好的线性关系,相关系数为0.9727。涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅能感受空气中水蒸气的含量,有望用于制作湿度传感器。

基于长周期光栅的宽带磷酸盐玻璃波导放大器

提出一种基于长周期波导光栅的宽带集成Er-Yb掺杂磷酸盐玻璃集成波导放大器,其中增益平坦光栅滤波器直接刻蚀在有源波导上。放大器模型建立在考虑了上转换之后的传输与速率方程基础上,利用重叠积分与龙格-库塔相结合的方法进行求解。放大器的本征增益谱通过求解重叠积分龙格-库塔方程得到,放大器的有害增益峰由长周期波导光栅滤波器来消除。讨论了长周期波导光栅透射谱对放大器增益平坦的影响。数值计算结果表明,在1532～1565nm范围内,放大器的平均增益约为20dB,增益抖动小于3dB。研究结果表明,该结构可有效地消除本征增益谱中的峰值增益,提高放大器的增益平坦带宽。

基于光纤布拉格光栅与长周期光栅并联的集成光学传感器（英文）

为了提高光纤传感器的性能和进一步缩小传感器的尺寸,通过实验制备出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)与长周期光栅(LPG)并联的新型集成光学传感器。该传感器中的FBG和LPG是利用飞秒激光直写技术直接在普通单模光纤中刻写的。FBG和LPG是并联关系,因此很大程度地缩小了传感器的长度。外界的温度和折射率的变化会引起FBG和LPG的谐振峰波长位置发生变化,据此对该集成传感器进行温度和折射率测量。实验结果表明:FBG谐振峰对折射率和温度的灵敏度分别为0 nm/RIU和12.98 pm/℃,而LPG在1 555 nm附近谐振峰对折射率和温度的灵敏度为196.46 nm/RIU和10.93 pm/℃。因此,根据双参数传感矩阵,该传感器可以对温度和外界折射率进行同时传感。

飞秒激光刻写低温度灵敏度的细芯长周期光栅

在折射率与应变测试时,为了降低温度影响所引起的串扰,对细芯长周期光纤光栅的温度、折射率和应变响应特性进行了研究。通过飞秒激光直写方法在纤芯直径为6μm的单模光纤上成功制备了周期为50μm的长周期光纤光栅。结果表明:在细芯光纤中以低激光能量加工的长周期光纤光栅具有较低的温度灵敏度,同时保持较大的消光比和较好的光谱质量。这种细芯长周期光纤光栅损耗峰在20~700℃温度范围内仅漂移1.7 nm。该光栅对折射率变化也具有较好的响应,环境折射率在1.406 5~1.426 5时,灵敏度最高可达882.51 nm/RIU,应变灵敏度为-2.2 pm/με。这种细芯长周期光纤光栅可以较好地降低折射率与应变测试中由于温度影响带来的串扰。

相移长周期光栅长度切趾光谱特性

应用耦合模理论和传输矩阵法分析了长周期相移光栅的光谱特性,比较了折射率切趾和长度切趾所产生的不同光谱结构,并分析了长度切趾中不同的切趾函数及光栅长度对光谱结构的影响.讨论了长度切趾的旁瓣增强效应,发现了一些新的有益结果.

少模光纤长周期光栅--从模式转换到高灵敏度光纤传感

少模光纤长周期光栅具有波长选择性好、插入损耗低、结构灵活多变、集成度高、与光纤系统兼容等优点,是实现少模光纤中模式转换、涡旋模式调控的有效手段,在光纤通信和光纤传感领域都展现了巨大的应用价值.该文介绍了少模光纤长周期光栅在模式转换和光纤传感方面的研究进展,首先介绍了少模光纤长周期光栅的制备技术、模式耦合原理,重点介绍了少模光纤长周期光栅模式转换器,包括标准长周期光栅和螺旋长周期光栅,最后详述了基于少模光纤长周期光栅的光纤传感器的工作原理和实现方法.

钛扩散LiNbO_3晶体光波导长周期光栅

设计了一种钛扩散铌酸锂(LiNbO3)晶体光波导结构,并在该基础上制作了长周期光栅。使用两步钛扩散方法在Z切LiNbO3基片上制造了波导,它包括一个单模芯层和一个平面包层,之后用光刻胶光栅置于波导表面。实验证明用这种结构设计长周期波导光栅是可行的。对光波导制造工艺和波导结构的深入研究,为制作高速电光调制型光栅提供技术基础。

基于少模光纤长周期光栅叠栅的折射率传感特性

为了克服折射率测量过程中温度交叉敏感的影响,提出并制备了一种少模光纤长周期光栅传感器.该传感器利用CO_2激光器在少模光纤上先写入周期为654μm、长度为30mm的长周期光栅,然后用旋转平台将光纤旋转180°,再写入相同长度周期为819μm的长周期光栅制作而成,其传输光谱在1 487.2nm和1 533.0nm处出现两个由不同模式耦合形成的谐振峰,通过监测两个谐振峰差值的变化减少温度串扰,实现折射率的测量.实验结果表明:两个谐振峰差值在折射率1.333 3~1.376 6范围内的灵敏度为143nm/RIU,在温度20~70℃范围内的灵敏度为-0.002 5nm/℃,温度灵敏度远低于折射率灵敏度,具有对温度不敏感的特性.与传统光纤传感器相比,该传感器具有温度干扰小,折射率灵敏度高等优势,并且尺寸较小、结构紧凑,可在工业、水利、医学等领域广泛应用.

双长周期光栅调制的光纤光栅光谱分析及其在智能结构监测中的应用

提出一种双长周期光栅(LPFG)调制光纤Bragg光栅(FBG)传感器光谱的方法。双LPFG是由两个中心波长一致的LPFG构成,FBG反射光谱位于双LPFG透射光谱的线性范围内。在对FBG及双LPFG光谱分析的基础上,利用双LPFG的带阻滤波特性,获得FBG反射光经双LPFG调制后的出射光谱并进行分析。将FBG粘贴于钢梁表面,当钢梁产生弯曲应变时,FBG光谱的中心波长发生偏移,经双LPFG调制的FBG光谱的峰值随之变化,引起双LPFG出射光强的变化。采用光电探测器监测经双LPFG调制后FBG的输出光强,得滤波后光强与FBG中心波长变化成线性关系,可探测的材料(钢梁)最小应变为1.05με。将该方案应用于光纤智能结构冲击监测中,采用摆锤冲击法对四边固支碳纤维板(CFP)试件进行冲击,利用FBG测量板结构的冲击响应信号,系统采集到的动态信号时域波形及频谱与电涡流位移计的测量结果吻合得很好,实验结果表明采用该调制、解调方案测量结构的冲击响应是可行的。研究结果为FBG在光纤智能结构动态监测领域提供了实验参考。