二元相位取样光纤Bragg光栅型光分插复用器方案

结合马赫-曾德干涉仪(MZI)和二元相位取样光纤布拉格光栅(BP-SFBG)构造出了一种具备多信道处理功能的光分插复用器(OADM)。首先利用传输矩阵法建立了OADM的理论模型,再结合传输矩阵法和Chebyshev恒等式实现对BP-SFBG的快速分析和计算;最后给出了一个仿真设计的实例,数值结果表现出了良好的性能,为具体器件的研制提供了有益的参考。

多相移间插取样光纤光栅滤波器的设计与优化

【目的】取样光纤布拉格光栅(SFBG)以其梳状滤波特性引起人们的普遍关注,成为光纤光栅技术研究的新热点。显然,设计具有高通道数、平顶和窄带宽的光学滤波器具有重要的工程意义。文章提出了一种插入多相移(MPS)的间插取样光纤布拉格光栅(ISFBG)滤波器。【方法】ISFBG具有大量反射通道,通过插入MPS,可引入多个平顶窄传输通道。通过优化插入ISFBG的两个π相移的位置,首先设计了具有41个传输通道的光学滤波器,该滤波器覆盖C波段,通道间隔为100 GHz,每个传输通道都具有平顶响应,3 dB带宽较窄(<1 GHz),形状因子较小(<3.2)。接着,保持其他结构不变,通过优化插入3个π相移的位置,可在此基础上进一步减小形状因子,从而改善传输通道的矩形形状。通过引入MPS技术,设计了插入3个π相移的ISFBG,可实现通道数目加倍,通道间隔减半。【结果】演示了一种通道数目为81的平顶窄带宽的光学滤波器,该滤波器覆盖C波段,通道间隔为50 GHz,多通道的3 dB带宽为900.5 MHz,形状因子接近2.17。同时讨论了MPS的大小、位置和光纤的等效长度的精度对于实际制造的影响。【结论】所设计的滤波器具有较高通道数,每个通道都具有平顶响应且带宽较窄,符合设计目的。这种滤波器在多波长激光器和多波段微波信号处理系统中具有潜在的应用前景。

折射率周期分布取样光纤Bragg光栅的快速分析方法

基于Chebyshev恒等关系,提出了一种分析折射率周期分布取样光纤Bragg光栅(Sampled Fiber Bragg Grating,SFBG)的快速方法.这类SFBG由许多结构一致的折射率分布周期构成,对应计算过程中多次重复的幺模矩阵运算,计算效率低;利用Chebyshev关系可将传输矩阵的幂运算简化为一次矩阵运算,因而这种快速算法能有效地简化计算.应用此方法分析两种典型的周期性结构光栅(周期啁啾SFBG和二元相位SFBG) ,数值结果充分验证了其计算速度上的优势.

矩形取样Bragg光纤光栅研究

利用傅立叶变换的方法 ,对矩形取样 Bragg光纤光栅的谱特性进行了分析 ,将其结论与耦合模理论的结果进行了比较和研究 ,在反射率较低时两者的结论是一致的 .另外 ,经推导发现 ,取样光纤光栅的反射峰间隔 Δλ不只和光栅周期 p有关 ,而且与取样率 T关系密切 .

取样光纤Bragg光栅特性及其通信应用的研究

用传输矩阵法对取样均匀光纤Bragg光栅进行了理论分析,并依据此方法对取样光栅的反射谱进行了数值仿真。研究表明:随着光栅长度的增加和采样率、折射率调制深度的减少,反射峰的均匀性得到了改善,旁瓣的反射率变小,带宽明显变窄,而反射峰间隔保持不变。反射峰的间隔由光栅周期决定,与采样率无关。基于取样光栅的独特反射谱特性,对其作为光子器件的结构图作了探讨。

利用一块相位掩模和两块棱镜改变光纤光栅的写入Bragg波长(英文)

提出一种相位掩模干涉仪用于对光纤光栅写入不同的Bragg波长。该系统中,光纤光栅由两块可旋转棱镜所形成的紫外干涉条纹写入,其中相位掩模被用作1级衍射光的分束器。当两块顶角由相位掩模的1级衍射角和棱镜折射率确定的棱镜的底部相互平行放置时,该相位掩模给出了Bragg波长的参考值。当Bragg波长的频移为1nm时,棱镜最大的旋转角为1°,最小的旋转角是2.4′。与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角23″/nm相比,该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2～3个数量级。该可调谐相位掩模干涉仪仅用一块相位掩模和两块旋转棱镜就可实现写入具有不同Bragg波长的光栅,替代了许多具有不同光栅周期的相位掩模。

相位掩模法红外飞秒激光刻写光纤光栅技术

掺Tm3+光纤激光器在工业、医疗、科技及军事领域具有重要应用前景。光纤布拉格光栅(FBG)是构成光纤激光器的重要元件。但掺Tm3+光纤不具备光敏性,利用紫外脉冲激光很难在其中刻写FBG,即使采用增敏技术提高其光敏性,获得的FBG的折射率调制量也很小,尚不能满足应用要求,阻碍了掺Tm3+光纤激光器全光纤化的发展。以相位掩模法的基本原理为基础,从理论上分析了以飞秒激光为刻写光源的技术要点,总结出与传统紫外激光刻写技术之间的差异及需要注意的问题。建立了飞秒激光相位掩模法刻写光纤光栅的实验系统,利用飞秒激光相位掩模法在非光敏光纤上刻写Bragg光栅,在非光敏掺Tm3+硅基光纤上获得了衍射阶次为二的光纤Bragg光栅,并给出了显微镜下观察到的光栅结构。实验结果证明:飞秒激光可以将FBG刻写入非光敏性硅基光纤,并且具有成栅时间短的优点。

Bragg光纤光栅及其在传感中的应用

本文阐述了Bragg光纤光栅制作技术的进展、光纤光栅传感的原理、光纤光栅传感网络以及BOFG将对整个光纤技术领域产生重要影响。

取样光纤光栅制作及其温度和应力特性测试

用长周期振幅掩模板（周期为500μm）和相位掩模板（周期为1.0739μm）采用曝光法，制作出了1.5cm长的取样光纤光栅。并测试了光纤光栅的温度和应力特性，发现光纤栅的反射波长随温度的升高，向长波方向漂移，三个主峰波长随温度的变化规律是相同的，温度漂移系数约为0.01nm/℃，温度变化并不会引起通道间隔的变化，波长与应力有非常好的线性关系，并且三个主峰波长随应力的变化关系是一臻的。因此，我们也可以采用与Bragg光纤光栅相同的应力补偿式封装或采用负温度系数的衬底材料来补偿中心波长随温度的漂移。

紫外光写入的光纤Bragg光栅

介绍了紫外光写入光纤Ｂｒａｇｇ光栅的机制和制作方法，描述了光纤Ｂｒａｇｇ光栅技术的发展现状及应用前景。

基于光纤Bragg光栅的动态应变信号的解调研究

推导了基于非平衡M-Z干涉仪和直流相位跟踪零差法(PTDC)、相位载波零差法(PGC)2种相位检测方法的FBG动态应变信号解调系统的工作原理;搭建了振动试验系统,对2种解调系统进行了比较,试验证明:2种解调系统均能在10 kH z的频率范围内正常工作,但前者在测量范围、抑制噪声等方面有明显优势;构建了基于FBG的材料冲击试验系统,给出了试验参数,试验结果显示所检测信号的信噪比约为80 dB,最小能检测的动态应变相对量为10-4;研究证明:FBG在动态应变信号检测方面有良好的性能。

取样光纤光栅及其应用研究

概述了取样光纤光栅在色散、色散斜率补偿中的应用,在不同取样情况下对取样光栅的光学特性进行了数值模拟和分析,并对基于取样光栅的色散和色散斜率补偿器件进行了比较和讨论.分析显示,取样光纤光栅特别是纯相位取样光纤光栅在飞速发展的WDM系统中有着非常好的应用前景.

用粒子群优化算法设计光纤布拉格光栅

用粒子群优化(PSO)算法对二元相位取样光栅进行优化设计。实现了利用二元相位取样光栅对多信道色散和色散斜率的同时补偿。设计得到的二元相位取样光栅的反射谱各信道均匀,时延线性好,带宽、色散量和色散斜率可以根据实际的光纤类型来调整,对折射率调制要求较低。由于只有π相移,因此其制作比多级相位取样光栅相对简单。与其他优化方法相比,粒子群优化算法具有简单、收敛速度快等优点。

光纤光栅应用于梳状滤波器和光分插复用器(OADM)的研究

研究了光纤光栅在梳状滤波器和光分插复用器(OADM)中的应用特性。基于传输矩阵法对Sinc取样光栅反射谱进行分析,分析了取样光栅长度、折射率调制深度和取样周期等光栅参数对Sinc取样光栅反射谱的影响规律。根据各参数对Sinc取样光栅反射谱的影响规律构造了4种反射率高、反射峰间隔均匀及谱宽稳定的Sinc取样光栅梳状滤波器,为梳状滤波器的设计与制作提供了新思路、新技术。用OptiSystem软件对光纤Bragg光栅型光分插复用器进行了仿真研究。研究表明,经过光纤光栅光分插复用器后,下载和除了下载的光谱峰值基本为-4dBm,下载的功率也基本是均衡的。

双棱镜改变写入Bragg波长的相位掩模技术(英文)

将一种可旋转的双棱镜引入到相位掩模技术中以改变光栅的写入Bragg波长.在该系统中,光纤光栅是由来自可旋转双棱镜所形成的波长为248nm的紫外干涉条纹写入的,其中,相位掩模被用作1级衍射光的分束器,通过双棱镜的旋转可改变两写入光束的交叉角.为了初始化Bragg波长的参考值,双光栅的顶角由相位掩模的1级衍射角和双棱镜的折射率确定.因为在～100nm范围内两光束的非对称旋转对光栅周期的改变是5×10-4nm,双棱镜引入的光栅的闪耀可忽略.当Bragg波长的移位为1nm时,棱镜最大的旋转角为～1degree,最小的旋转角是～2.4min.与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角～23s/nm相比,该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2～3个数量级.

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。

基于光束扫描方法制作取样光栅的实验研究

报道了一种基于光束扫描方法采用普通均匀相位模板和连续的 2 4 4nm倍频氩离子激光器 ,制作波长间隔为 0 .8nm和 1.6nm取样光栅的新技术 ,并对得到的实验结果进行了分析。研制的取样光栅波长间隔均匀 ,具有良好的谱特性。采用的方法操作简单、灵活 ,可方便地制作不同类型的取样光栅。

基于AMPCI9101A的光纤光栅复用传感系统研究

构建基于AMPC I9101A的复用传感系统,提出一种利用软件进行相位检测的新方案。系统采用压电陶瓷(PZT)实现相位载波调制,利用数据采集卡(AMPC I9101A)对载波信号进行采集,通过离散傅里叶变换(DFT)对相位调制信号进行检测,实现了对7路(最多可达15路)复用传感的同步、实时解调,分辨率可达2.65×10-3nm。系统利用软件处理采集信号,并对M-Z干涉仪进行了封装,有效的降低了噪声引入。系统结构简单,成本低,可同时检测静态信号和低频动态信号。

刻制单模和折射率渐变少模光纤光栅的研究

介绍了利用相位掩模技术刻制光纤Bragg光栅的基本原理，并利用相位掩模板技术在增敏后的光纤上刻制出了单模和折射率渐变少模光纤布拉格光栅。实验结果表明单模光纤光栅在1080nm波长附近透射谱的峰值达到了-49dB以上，几乎达到其理想值；刻制的折射率渐变少模光纤光栅的反射谱显示约有8个特征峰，其峰值约为7～8dB，反射率达到了80%以上，并对这种光纤光栅的反射谱进行了理论分析，结果表明理论与实验结果符合得较好。

应变、温度、位移测量光纤光栅传感器的研究

本文介绍了集成式Bragg光纤光栅(FBGI)传感器的结构及其应用该传感器测量应变、温度、位移的基本原理.利用FBGI和相干性干涉信号解调方法实现了用一个传感器同时测量三个参量.实验结果表明:温度精度达±1℃,应变精度为±30u ε,位移分辨率达1nm,测量重复性好.