基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法

提出了一种基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法,其基本工作原理在于光纤光栅长度会随着混凝土磨蚀的发生而同步变短,从而引起光栅反射光谱带宽变窄,继而利用光纤光栅的相关理论计算得到混凝土磨蚀深度。同时,还描述了一种计算混凝土磨蚀深度的简单算法,并通过对比试验验证传感器测试的精度。试验结果表明:对于单点的磨蚀深度测量结果,该方法的测量精度可达到亚毫米级别,可应用于水工建筑物表面磨蚀状态的实时监测。

波长啁啾体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列的波长光束组合

采用波长啁啾体布拉格光栅外腔,利用多波长光束组合技术成功实现了由49个发光单元构成、阵列发光单元宽度为100μm、填充因子为0.5的标准1 cm阵列的输出光的光束组合连续工作时,实验获得组合输出光束平均功率为11.2 W的近圆形光斑输出,其快慢轴方向光束质量平方因子约为6,最大工作电流对应的组合效率约为30%。通过进一步实验验证其最大工作电流时组合效率可达64%,并对其技术优势和应用前景做了讨论。

测量炸药旁侧爆轰波速度的啁啾光纤布拉格光栅传感器技术

提出了一种适用于啁啾光纤布拉格光栅CFBG(chirped fiber Bragg grating)传感器测量爆轰波速度的实验公式,该公式考虑了ASE(amplified spontaneous emission)光源的光谱、CFBG的平坦度对测量的影响;研究了CFBG的反射谱线宽与长度的理论关系,并设计了测量CFBG反射谱线宽的实验装置,从而可计算出CFBG长度。搭建了测量CFBG传感器系统常数的实验装置,并利用实验数据拟合了系统常数;用CFBG传感器测量了RDX/TNT(60/40)的旁侧爆轰波速度,与其爆速有3.4%的差异。

基于啁啾Moire光纤布拉格光栅的波分复用/解复用器件的理论分析(英文)

对基于啁啾Moire光纤布拉格光栅的波分复用/解复用器件进行了理论分析。用传输矩阵法计算了Moire光栅的透射谱特性,可知其透射谱具有多个通带及好的通道隔离度。通过调整光栅参数可获得通道间隔满足国际电信联盟标准的Moire光栅。

啁啾布拉格光栅的可调谐色散补偿特性

本文讨论了啁啾布拉格光栅(CFBG)群时延波(GDR)的产生机理以及降低GDR的方法。采用迭代矫正GDR的方法能有效改进啁啾光栅的GDR,计算表明啁啾布拉格光栅有实现可调谐色散的可能,为高速WDM和OTDM系统提供了工程设计参数。

飞秒激光刻写的10 kW级啁啾倾斜光纤布拉格光栅

啁啾倾斜光纤布拉格光栅(CTFBG)是高功率光纤激光系统中抑制受激拉曼散射(SRS)的关键器件。使用飞秒激光在50μm/400μm光纤上研制了可承受10 kW激光功率的CTFBG。CTFBG插入损耗为0.03 dB,制冷后的功率温升系数仅为2.4℃/kW,验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力。

保偏微结构光纤啁啾光栅折射率传感特性分析

将有限元法和传输矩阵法相结合,系统地研究了保偏微结构光纤(PM-MOF)啁啾布拉格光栅的折射率传感特性。仿真研究了光纤空气孔中充入不同折射率被测物时啁啾光栅的反射谱,结果表明随着被测物折射率的增加,反射谱的面积出现明显变化,由此得到了光栅反射谱面积与被测物折射率的关系。分析了中心孔直径、啁啾系数、切趾函数等光栅结构参数对反射谱的影响。分析表明由于光纤两个方向的偏振模对温度、噪声等干扰响应相似,因此利用两个偏振模式反射谱的相对变化进行监测能够有效地降低干扰,提高传感器的稳定性;其次,由于反射谱面积正比于光强,这一方法将光栅的光谱解调转化为光强解调,简化了解调系统,便于现场实时测量。研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据。

基于拉锥光纤布拉格光栅的法布里-珀罗应变传感器的仿真研究

为解决干涉型光纤应变传感器自由光谱范围较小或干涉条纹精细度较低等问题,提出了一种基于单拉锥光纤布拉格光栅的法布里-珀罗腔的应变传感结构及其改进方案。利用啁啾光纤布拉格光栅不同位置反射不同波长的特性,形成腔长随波长连续变化的法布里-珀罗腔,得到了无穷大的自由光谱范围且谐振谷精细度高。数值计算结果表明,应变传感灵敏度与拉锥光纤的腰区直径和栅区长度正相关。在0~300με范围内,当腰区直径为光纤直径的3/25,栅区长度为30 mm时,应变传感灵敏度为7.05 pm/με。该结果对其他干涉型传感结构的设计具有一定的参考价值。

基于线性啁啾光纤光栅色散补偿的2500km-10Gbps无电中继传输系统

全部利用线性啁啾光纤布拉格光栅（CBG）作色散补偿模块，在G．652光纤上实现2500km—10Gbps的超长距离无电中继传输系统。在2060km处，功率代价～2dBm（NRZ码，BER：10^-12，PRBS：10^23-1）；在2530km处，较大功率代价下实现无误码传输，远超过相同条件下用色散补偿光纤（DCF）作色散补偿模块的传输系统的无误码传输距离。

强度调制的啁啾光纤光栅加速度传感器

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成。导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小。实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系。由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6nm·m-1·s-2和0.785 6m V·m-1·s-2。

折射率调制深度误差对切趾啁啾光纤光栅特性的影响

从耦合模方程出发,用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响。结果表明:折射率调制深度误差的分布频率越高,光栅传输特性受到的危害越小;误差平均幅值越高,光栅传输特性的劣化程度越大。因此,在光栅的制作过程中,应注意避免和减小高幅值误差,并注意减少低空间频率分布的误差。

一种基于线性啁啾光纤光栅的啁啾编码光码分多址接入系统

提出一种新的双极性啁啾编码光码分多址接入(OCDMA)系统.该系统采用线性啁啾布拉格光纤光栅和光纤延迟线将数据比特扩频成由正或负啁啾光脉冲组成的扩频序列,并对多用户干扰和误码率进行了深入分析,探讨了系统误码率与地址码码长和光纤光栅的脉冲展宽因子的关系.结果表明,通过增大脉冲展宽因子可以有效降低该系统的误码率.

基于飞秒激光制备的啁啾倾斜布拉格光纤光栅

啁啾倾斜布拉格光纤光栅(CTFBG)在高功率光纤激光器的受激拉曼散射(SRS)抑制中有重要的应用。利用飞秒激光在纤芯/包层直径为20/400μm的大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)中刻写出不同角度的CTFBG,其最大滤除深度约为15 dB,最大滤除宽度约为8.9 nm。飞秒激光刻写CTFBG可以显著缩短制备周期,对推动CTFBG的研制与发展具有重要意义。

啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题,设计线性啁啾光纤光栅,用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明:光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现,通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化,可以显著改善色散补偿的效果,以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。

基于啁啾光纤布拉格光栅的流速传感器

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的新型流速传感器,包括CFBG压强传感机构和文丘里管。压强传感机构中,密闭铝箔管横截面两边的压力差导致矩形悬臂梁变形,从而引起粘贴在悬臂梁侧边的CFBG的反射光谱带宽发生变化。通过检测其带宽,得到被测流体的速度。实验表明,CFBG反射光谱带宽对温度不敏感,流速传感器的动态测量范围为8-100mm/s,设计方案是切实可行的。

基于啁啾光纤布拉格光栅的宽谱光单边带调制方法

提出一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的宽谱光单边带(OSSB)调制实现方法。光双边带(ODSB)调制信号经过同一CFBG两个相反方向的反射,利用偏振控制器(PC)实现两个方向偏振态的正交。这种双反射CFBG(DR-CFBG)结构可以滤出光载波与其中一个边带实现OSSB调制,同时消除了反射谱内的色散,避免了滤波引起的相位畸变。利用实验制作的线性CFBG搭建了DR-CFBG,实验数据仿真结果表明,本文方法可以实现宽谱基带信号与加载数据信息射频信号的OSSB调制,结果表明传输距离大于6km时,40Gb/s NRZ信号OSSB调制传输有明显优势;加载2.5Gb/s的NRZ信号,OSSB调制传输50km,误码率为10-9时,20GHz射频为载波的功率代价比10GHz低3dB,比40GHz低1.2dB。改进CFBG的边沿斜率可以更好地抑制边带残留,提高OSSB调制信号的传输性能。

横向啁啾体布拉格光栅外腔二极管激光器光谱特性研究

采用光束传输法分析了横向啁啾体布拉格光栅的衍射特性,实验研究了横向啁啾体布拉格光栅外腔二极管激光器的功率特性、光谱特性和波长调谐特性,数值计算和实验结果表明:横向啁啾体布拉格光栅的峰值衍射效率随着入射光束在啁啾方向上尺寸的增大而降低,光谱选择宽度随着入射光束在啁啾方向上尺寸的增大而增大;当横向啁啾体布拉格光栅的啁啾方向与二极管激光器的快轴方向一致时,外腔二极管激光器的外腔效率为85%,在808.05 nm处的输出激光光谱宽度为0.27 nm;当横向啁啾体布拉格光栅的啁啾方向与二极管激光器的慢轴方向一致时,外腔二极管激光器的外腔效率为89%,在808.05 nm处的输出激光光谱宽度为0.3 nm,两种外腔激光器都较好地实现了约15 nm波长调谐范围,且在整个调谐范围内输出功率波动范围分别小于1%(快轴方向一致)与1.5%(慢轴方向一致)。

大啁啾光纤布拉格光栅的脉冲响应特性研究

脉冲堆积技术是高功率激光系统中产生任意种子脉冲的方案之一。该方案利用大啁啾光纤布拉格光栅的宽带特性来展宽宽带短脉冲,以满足脉冲堆积组件的需求。利用传输矩阵法模拟了大啁啾宽带光纤布拉格光栅的反射谱、时延曲线等特性。研究发现,光纤光栅的啁啾因子决定了色散量以及带宽的大小,但增加色散量的代价是降低了光纤光栅的带宽;光栅长度越长,反射带宽明显增加,但色散量变化不大。研究结果对高功率前端系统的设计具有一定的指导意义。

设计线性啁啾光纤布拉格光栅进行超短光脉冲整形和编码

利用一种简单的信号变换技术，将输出脉冲的瞬时波形映射成整形器或编码器的光谱响应，从而通过线性啁啾光纤布拉格光栅的切趾设计，将变换限高斯超短光脉冲整形为方型或三角型脉冲。为了证实该方法对光脉冲串编码的有效性，产生了具有1011码字的非归零和归零脉冲码。

基于啁啾光纤布拉格光栅的可调谐双通带微波光子滤波器

提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的可调谐双通带微波光子滤波器(MPF)结构,并对该结构进行了实验验证。利用两个级联的拥有不同中心反射波长、带宽及啁啾率的CFBGs,对已调制的光信号产生不同延时,获得了两个不同的频率通带。基于此,通过调整马赫-曾德尔干涉仪(MZI)中的可调谐光延迟线,改变MPF的自由频谱范围,可实现两个通带中心频率的调谐。实验中获得的中心频率分别为6.75GHz和16.07GHz的频率通带。通过调节MZI两臂的臂长差,实现了MPF中心频率的调谐。所提出的双通带MPF结构简单,具有很好的可调谐性和稳定性。