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。

采用光纤光栅级联结构实现光纤延迟线

在使用光纤光栅实现皮秒级别时延的基础上,提出一种光纤光栅与单模光纤相结合的微秒级别级联结构,该结构可以实现中心波长1550~1553 nm范围内,间距为1 nm的窄波长反射型时延线,共1,1.5,2和2.5μs四种不同的时延。将单波长反射的啁啾布拉格光纤光栅与103 m单模光纤连接构成延迟单元,再利用光环形器将4个延迟单元级联并使用内半径为3 cm的光纤绕线盘,将四种延时单元的传输光纤进行整合。借助光纤光栅的反射镜作用,控制不同波长光信号通过不同的传输距离,从而达到时延目的。本文通过对啁啾布拉格光纤光栅的反射谱进行仿真分析,发现相邻反射谱的旁瓣会出现交叠现象,因此使用六个切趾函数对旁瓣滤除。结果显示:不同切趾函数的滤除效果也不同,能够完全滤除旁瓣并且对反射谱包络影响最小的是柯西切趾函数,经柯西切趾后能使不同波长光信号在对应中心波长1 nm范围内反射率达到1,而其他位置均为0。由于使用光纤绕线盘整合延迟单元传输光纤会产生一定损耗,因此对弯曲损耗进行仿真分析,结果表明:弯曲半径相同时,损耗与工作波长成正比;工作波长相同时,弯曲损耗与弯曲半径成反比。当弯曲半径大于2.9 cm时,弯曲损耗曲线变化平缓并趋于0,因此当光纤绕线盘内半径为3 cm时保证了在减小延迟模块体积的同时又不会有过大的损耗。通过TDS784D型示波器对频率为2000 Hz的信号经不同传输距离后的波形进行测试,结果显示经3 m和5 km传输线后信号的各项参数基本保持不变,经过长距离传输后,依然能保持原信号特性,因此使用103 m传输线可达到延迟目的。使用W-GGL型光功率计对不同频率下的输出功率进行测量,与直光纤的输出功率相比,当弯曲半径为2~3 cm时偏差较大,等于3 cm时偏差为0.18 dBm,大于3 cm时则无限趋近,因此设置绕线盘内半径为3 cm符合光纤延迟线的损耗范围。

基于级联长周期光纤光栅的透明液体浓度测量

利用级联长周期光纤光栅进行透明液体浓度测量。将光栅充分浸没在液体槽中,通过向液体槽内注入不同浓度的溶液研究液体浓度对级联光纤光栅谐振波的影响。结果表明谐振波偏移量与溶液浓度之间存在线性关系。因此,通过谐振波偏移量,能够计算液体未知浓度。从而实现了液体浓度的测量。该实验操作简单,测量方便,适合在近代物理实验教学中推广应用。

级联光栅硅胶封装的脉象传感器研究

提出了一种基于级联光栅的脉象波传感器。相同参数的两个光纤光栅组成级联光栅并植入硅胶腕带中,其中一个光栅作为传感光栅被用于感知脉搏信号,另一个光栅作为匹配光栅被用于解调。由于两个光栅参数完全相同,其反射峰重叠,传感器反射光谱表现为单个反射峰。脉搏搏动产生的应变变化对传感光栅进行调制,导致传感光栅反射峰的中心波长产生偏移,进而导致传感器反射光的强度变化。通过对反射光的强度进行监测,即实现了脉象信息的测量和提取。实验中分别测试了健康男性青年和老年受试者,以及同一个健康男性受试者上午8时和下午8时的脉象信息。结果显示,传感器可有效提取不同受试者的脉象特征点,测试结果符合中医脉象理论。当环境温度变化时,级联光栅中两个光栅的反射峰以相同速率向同一方向偏移,传感器反射光谱的强度不变,因此该传感器不受环境温度影响。此外,该传感器具有结构简单、解调方便、成本较低等优点,在脉象测试中具有一定的应用潜力。

光纤光栅级联时延特性的研究

理论分析了啁啾光栅级联应用于波分复用 (WDM)系统中的时延特性 ,时延纹波随光栅级联个数的增多而增大 ,随级联光栅的相邻光栅波长间隔增大而减少。分析采用 8阶高斯适当切趾可以减少光栅间相互影响。

级联长周期光纤光栅梳状滤波器的设计

为了灵活扩大通信容量,设计了一种级联长周期光纤光栅(cascade long period fiber grating,CLPFG)结构的光纤梳状滤波器,并对其进行了系统的理论研究,重点讨论了光栅周期、光栅长度、间隔光纤长度和光栅段数等级联光栅参量对梳状滤波特性的影响.结果表明:间隔光纤长度和光栅段数能够有效调谐信道3 dB带宽和信道间隔;通过优化设计,可以实现对称性和非对称性梳状滤波器的设计.这种梳状滤波器具有结构紧凑、工作带宽大、信道带宽及设计灵活等优点.

长周期光纤光栅的级联光谱特性研究

基于耦合模理论利用传输矩阵法研究级联长周期光纤光栅(Cascaded Long Period Fiber Gratings, CLPG)的光谱特性。结果表明:选用两个参数相近的长周期光纤光栅(Long Period Fiber Gratings, LPG)级联可以获得更明显的透射谱。周期的增加导致损耗峰向长波方向线性漂移,可据此实现对特定波长的损耗。长度和折射率调制深度主要影响损耗峰深度,可以用于调控损耗峰出现极深值点。得到当两个级联LPG的周期为500 μm、长度为3 cm,折射率调制深度为0.00014时存在窄而深的最优CLPG损耗峰。该研究结论为分析级联长周期光纤光栅理论和改进传感器件设计应用提供了依据。

级联光栅结合Sagnac环的可调谐光纤激光器

提出并验证了一种单-双波长可调谐掺铒光纤激光器。利用级联光纤布拉格光栅(Cascaded Fiber Bragg gratings,Cascaded FBGs)结合Sagnac环结构所产生的复合滤波效应,实现较高精细度滤波,并通过调节环内偏振控制器(Polarization Controller,PC),引入双折射效应,得到波长可调谐的光纤激光器。基于耦合模理论并使用传输矩阵法对该结构的传输特性进行了分析,在此基础上搭建实验系统,验证了理论分析的正确性。实验结果表明:通过调节PC,激光器输出激光的波长范围约为1 555.644～1 556.112 nm,双波长间隔的可调范围约为0.108～0.452 nm,单-双波长的边模抑制比(SMSR)均高于40 dB;在稳定性测试中,输出单-双波长激光的波长最大漂移量小于0.008 nm。该方法具有结构简单、调谐方便、易于实现且精细度较高的优点,可应用于密集波分复用及全光通信系统等领域。

用级联光纤光栅补偿色散在G.652光纤上4×10Gbps无电中继低代价传输640km

用计算机控制扫描法写入的低偏振模色散 (PMD <1 2ps)切趾啁啾光纤光栅级联补偿了 4× 10Gbps在G 6 5 2光纤上传输 6 40km的色散 ,功率代价不大于 1 5dB ,光栅引入的损耗小于 4dB ,并研究了光源波动时系统功率代价的变化 .实验表明总的功率代价不与光栅组的数目或光栅组数目的平方根成比例关系 ,为长距离无中继在G 6 5 2光纤传输用光栅补偿色散提供了实验依据 ,光栅的时延纹波不是各组单个光栅纹波的简单叠加 ,而是与光栅的位置及EDFA增益有关 .

基于级联光栅温度补偿的溶液浓度测量研究

为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明:随着温度的变化级联光栅的两个透射谐振波长都有线性变化,而改变溶液折射率时只有一个透射谐振波长改变。因此,可以利用级联光栅对折射率和温度双参量进行同时测量,补偿因温度变化产生的测量误差。

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°C。原系统的灵敏度为0.49 mV/°C,温度分辨率为0.5°C;改进系统的灵敏度为0.86 mV/°C,温度分辨率为0.3°C。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

基于级联光纤光栅的透射色散补偿

分析了光纤光栅的色散特性,介绍了利用均匀光纤光栅透射色散特性进行色散补偿的原理,对级联光纤光栅用于波分复用(WDM)系统多信道色散补偿进行了数值模拟和分析.结果表明,通过选择适当的光纤光栅参数,级联光栅能够对WDM系统中由于常规光纤而色散展宽的光脉冲进行有效的色散补偿.

基于均匀级联光纤光栅的全光纤脉冲压缩器的数值模拟

给出了基于均匀级联光纤光栅的全光纤可调谐脉冲压缩器的结构设计。对皮秒脉冲在此压缩器中的演化过程进行了数值模拟和分析。数值结果表明,适当选择光纤光栅及入射脉冲的参数,脉冲能够得到有效压缩。进一步的研究发现,如果脉冲光源带有一定的负啁啾,脉冲将被压缩的更窄,而且所需的光栅长度也明显减小。

两个长周期光纤光栅级联透明现象研究

提出栅格周期、光栅长度、级联间距不同的两个长周期光纤光栅级联(CLPG)模型,采用传输矩阵法和耦合模理论对两个长周期光纤光栅级联的光谱特性进行了研究。理论分析表明,级联间距对CLPG透射谱损耗峰的位置影响很小;在一定波长范围内,对特定结构的CLPG,其数值模拟的透射谱为一条直线,出现"光栅透明"现象;依据建立的理论模型,分析并推导出"光栅透明"条件。在CLPG写制实验中,适当调整光栅周期和光栅长度,使其满足"光栅透明"条件,测量光谱显示CLPG透射率几乎为0 dB,实验证明了"光栅透明"现象的存在。

级联长周期光纤光栅氢气传感器

为了监测某些特殊研究领域内狭小密闭空间里的氢气气氛,以防止氢气泄漏对产品和人员产生危害,研究了一种表面镀钯银合金(Pd-Ag)膜的级联长周期光纤光栅氢气传感器。简要介绍了检测原理,通过初步实验获得不同氢气浓度下的透射光谱,分析了对应的干涉条纹对比度变化规律,实验结果表明设计的传感器对氢气浓度具有明显的响应特性可以用于监测氢气。

级联长周期光纤光栅的模式耦合与干涉机理

针对级联长周期光纤光栅(CLPFG)的光传输特性存在模式耦合和模式干涉2种不同角度的解释,基于耦合模理论和传输矩阵法,系统研究了CLPFG中的模式耦合与干涉机制,厘清参与马赫-泽德干涉的纤芯模成分,得到模式干涉的相干表达式,从而将模式耦合和干涉机制从理论本质上统一起来;同时深入分析了光栅长度L对干涉条纹结构特性的影响.结果表明:L=L_0(最佳长度)时,中心波长处条纹对比度达到最大值;L<L_0时,条纹整体对比度下降,在整个波长范围内无法达到最大对比度;L>L_0时,中心波长处的对比度下降,但在中心波长两侧的2个对称波长处可达到最大的条纹对比度.该研究结果可为基于CLPFG的通信和传感器件应用提供理论指导.

基于级联长周期光纤光栅的溶液折射率与浓度的测量研究

级联长周期光纤光栅的谐振峰对外界折射率较敏感，利用该特性制成的折射率传感器可以实现对溶液折射率和浓度的实时在线测量。通过对不同折射率的NaCl溶液和蔗糖溶液的实验研究，得出溶液折射率、浓度与谐振峰之间的关系。实验结果表明：LPGP较为灵敏的外界折射率范围为1～1．4513，在此范围内，随着外界折射率的增加，透射谱干涉峰的幅值逐渐减小而谐振波长逐渐向短波方向漂移。该传感器可应用于生物、化学、过程控制等高灵敏度传感领域的各种溶液进行监控，具有较高的实用价值。

准线性传输系统级联光栅色散补偿的研究

用耦合模理论和传输矩阵法对级联啁啾布喇格光纤光栅进行了分析,设计了一个大带宽、高反射率、大色散、低时延波纹的级联啁啾光纤光栅,并将其应用到一个8信道160Gb/s的高速准线性光传输系统中进行色散补偿。系统仿真结果表明,各个信道的Q值均在7.15～8.74之间,实现了级联啁啾光纤布喇格光栅的设计目标。

基于级联光栅的氨氮质量浓度检测

为了实现水中氨氮质量浓度的在线检测,基于光纤光栅传输理论,提出了一种利用级联光栅,双参量同步测量的传感方案,推导出传感系统的灵敏度矩阵。实验测出了布拉格光纤光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPFG)的温度灵敏度系数、氨氮质量浓度灵敏度系数,获得了传感系统的灵敏度矩阵。结果表明,该方案结构简单、易于实施,为水中氨氮在线检测的研究提供了一种参考方案。

皮秒脉冲在级联光纤光栅中的传输特性研究

基于波分复用(WDM)系统中级联光纤光栅色散特性,研究了皮秒脉冲宽度以及光纤光栅长度和耦合系数等参数对脉冲压缩的影响;以高斯脉冲为例,运用等效色散的方法数值模拟了皮秒脉冲经过常规光纤和级联光纤光栅的演化过程。结果表明,选择合适的参数,级联光纤光栅可以对在普通光纤中色散展宽的脉冲进行色散补偿。还发现,进一步增加光栅长度,可使脉冲得到有效压缩。