啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究

利用啁啾相移光纤光栅狭缝的中心波长对应变点和应变量的波长敏感性,实现应变与应变点精确定位的传感.当啁啾光纤光栅上的某一位置产生微应变时,该应变点会产生相移,其频谱则会出现一个与之对应的狭缝,且狭缝的深度和中心波长与应变的大小和位置相关.当串接不同中心波长的啁啾光纤光栅后,即可实现一定范围内的分布式应变与应变点精确定位检测.本文通过V-I传输矩阵法建立了狭缝深度和中心波长关于应变量和应变位置的理论模型,分析结果表明理论上可以实现微米量级的精确定位.搭建了级联啁啾相移光纤光栅的分布式应变传感装置,实验获得的最大应变灵敏度为0.19 pm/με.该精确定位传感装置在先进制造、精密加工、航空航天、铁路系统等高新技术领域具有重要的应用前景.

双波长啁啾相移光纤光栅

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3dB谱线宽分别为20dB和0.08nm,实验结果和理论设计一致.

基于级联相移线性啁啾光纤光栅的梳状滤波器设计

为了获得反射带宽大、信道间隔均匀的高性能梳状滤波器,提出一种基于级联相移线性啁啾光纤光栅的新型梳状滤波器的结构设计.利用传输矩阵法和法布里-珀罗谐振腔理论,数值分析了该梳状滤波器中啁啾光栅的级联方式、啁啾量、折射率调制量和级联处的相移量对光栅反射谱特性的影响.结果表明:对应不同的级联方式,反射峰存在疏密变化,即两个级联光栅的啁啾量同号时,反射峰分布均匀对称,可设计均匀滤波器;而两个啁啾量异号时,反射峰呈现出疏密渐变的特性,可设计非均匀滤波器.此外,光栅啁啾量增加,反射谱带宽增大,但是反射率降低,而增大折射率调制量,可以提高反射率;级联处的相移量改变时,每个反射峰位置发生移动,从而可以通过改变相移量选择滤波窗口.

基于啁啾相移光纤光栅的多波长滤波器的研究

使用Ⅴ-Ⅰ传输矩阵法分析了相移量、相移点位置以及啁啾系数对啁啾相移光纤光栅透射谱特性的影响,并分析了在啁啾光纤光栅中同时引入多相移时生成的多陷波滤波器的波长间隔,发现其与以同样的位置引入单相移时陷波滤波器的波长偏离间隔基本一致。依据仿真分析结果,可以优化啁啾相移光栅相移数量、位置间隔、啁啾系数和相移量的参数选择,设计出实际需要的多波长滤波器。

一种基于相移光栅的光纤激光器的仿真分析

相移光栅作为窄带宽透射型滤波器件在光纤激光器设计中有很高的应用价值。研究了基于啁啾相移光栅的环形腔掺铒光纤激光器的仿真模型。利用传输矩阵法仿真了啁啾相移光栅的传输谱,并对行波速率方程进行数值化模拟,得到了激光器工作时,掺铒光纤上能级粒子数、输出激光功率时域变化以及输出激光频谱。仿真采用功率为0.3 W的980 nm泵浦源得到了输出约为0.078 W,带宽为0.02 nm的连续光输出。同时,详细分析了输出激光功率随泵浦功率和输出耦合比值的变化情况。仿真结果表明,输出激光功率随泵浦光功率呈线性变化,存在一个最优的输出耦合比值使输出光功率值最大。

啁啾相移光纤光栅的反射谱特性

相移光纤光栅作为透射型滤波器件降低了使用成本,在光通信和传感领域有着较高的应用价值.将传输矩阵法与谐振理论相结合,详细分析了相移量、相移点位置对啁啾相移光栅反射谱特性的影响,数值模拟和实验结果表明,啁啾相移光栅与均匀相移光栅不同,当位于啁啾光栅中点的相移调制量偏离π/2时,透射峰在偏离光栅反射谱中心的同时深度逐渐减小;当相移点在光栅上的位置发生变化时,透射峰位置也随之改变,但深度基本保持不变.利用啁啾光栅的这种特性,可形成具有多个透射峰的多点相移光栅.

基于啁啾相移光纤光栅的滤波器设计及应用

相移光纤光栅作为透射型带通滤波器件降低了使用成本和插入损耗,在光通信和传感领域有着较高的应用价值。啁啾相移光纤光栅的透射峰波长和数量由相移点的位置和数量来确定,透射峰特性受相移量的影响。采用分段切趾的方法获得满足光通信要求的滤波特性,利用传输矩阵法分析了切趾前后透射峰特性的变化,结果表明:切趾改善了滤波器的幅度和相位响应,依据滤波器的设计要求选取不同的切趾函数以及切趾比例;切趾还大大减弱了透射峰波长和深度对相移量的敏感度,适当切趾后相移量的影响可以忽略。并提出一种应用双通道啁啾相移光纤光栅滤波器产生脉冲毫米波副载波信号的方案。

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.