微结构光纤光栅谐振峰的分析

利用光束传播法对微结构光纤布拉格光栅谐振特性进行了模拟研究。验证了微结构光纤光栅的多谐振峰结构,并且谐振峰数量取决于内包层直径;定量地研究了微结构光纤光栅掺锗纤芯尺寸对整体反射率、各谐振峰强度和谐振波长漂移的影响,从而为设计光敏微结构光纤提供参考依据;提出当这种光栅产生合适的线性啁啾时,可获得宽带可调谐光谱,三角形微结构光纤光栅啁啾系数等于0.0012时可产生接近15nm的3dB宽带光谱。

高效率微结构光纤光栅写入技术研究

针对传统周期性气孔结构的微结构光纤光栅(MOFG)写入过程中的高写入散射问题,本文提出一种新型的大圆孔式微结构光纤光栅。其特点是用一填充适当折射率流体的大圆孔结构来代替部分周期性小气孔。当光束从外侧写入光栅时,一方面会避免传统周期性气孔结构带来的高写入散射问题;另一方面大圆孔也将起到一微透镜作用,有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。仿真分析结果表明:新型大圆孔式微结构光纤光栅的写入效率可达到传统周期性光子晶体光纤光栅、单模光纤光栅写入效率的288%和206%左右。同时本文也提出利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性,从而改善单侧写入造成的写入场分布不均匀问题和写入致双折射问题。

材料填充微结构光纤光栅传感特性研究

采用有限元COM SOL m u ltiphysics软件和耦合模理论,首先分析了微结构光纤B ragg光栅反射光谱特性,结果表明随着空气孔中的填充材料的折射率的增加,微结构光纤B ragg光栅反射峰波长向长波长方向漂移,其次分析了空气和酒精填充下微结构光纤B ragg光栅温度传感特性,通过两者的模拟,寻找合适材料填充微结构光纤B ragg光栅,为高性能传感器方面的研究提供了参考依据。

高写入效率的大圆孔微结构光纤光栅

针对传统微结构光纤光栅写入过程中的写入散射大的问题,采用时域有限差分法分析了大圆孔微结构光纤光栅的写入场分布特性,并用有限元法验证了分析结果。提出将适当折射率的流体填充至大圆孔区域,利用柱形流体的微透镜效应会聚高斯光能量至纤芯掺杂区域,从而改善写入效率。仿真结果表明改进后的光纤光栅写入效率分别是周期性光子晶体光纤光栅和单模光纤光栅写入效率的290%和210%左右,可以提高光纤光栅的写入效率,降低散射损耗。此外,还针对高斯光束写入角度误差对写入效率的影响进行了初步分析。

双偏振微结构光纤光栅的折射率传感特性分析

研究了微结构光纤(MOF)布拉格光栅(FBG)的双偏振折射率传感特性。利用有限元方法对保偏微结构光纤(PM-MOF)的传输特性进行了分析,计算了传输特性曲线,分析了该种光纤单模传输的范围。同时结合耦合模理论,仿真了该种光纤均匀布拉格光栅在充入不同介质时的反射谱,得到两个偏振模LP0x1和LP0y1的中心波长差与介质折射率的关系曲线,通过特性曲线拟合出相应公式。同时,仿真了该光纤光栅的温度特性,研究结果表明,两个偏振模中心波长对温度响应相似,因此利用双偏振差分的方式来探测,具有较强的抗干扰能力,这一特性为光纤生物传感器的应用提供了理论依据。

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。

仅用一根局部微结构长周期光纤光栅实现温度与弯曲曲率的同时测量

提出并制作了一种具有微结构缺陷的局部微结构长周期光纤光栅,该光栅是用氢氟酸局部腐蚀长周期光纤光栅,在包层区域形成局部缺陷得到的.理论分析与实际制作表明,局部腐蚀会改变包层模的有效折射率调制,相当于在缺陷部分引入一个相移,在其光谱图上表现为在透射阻带中打开一个透射窗口,形成两个透射阻带和一个透射通带.在此基础上对其进行了传感实验,研究了两个透射阻带和透射通带的温度和弯曲特性.实验结果表明:透射通带和两透射阻带的温度灵敏度相同,均约为0.05 nm/?C;而透射通带的弯曲曲率灵敏度(约为-2.61 nm/m-1)小于透射阻带的弯曲曲率灵敏度(约为-4.71 nm/m-1),因此利用敏感矩阵,可以仅用一根光栅对弯曲曲率和温度双参量进行同时测量.

光纤滤波器的原理、结构设计及其进展

介绍了光纤滤波器的原理、结构及主要应用,提出了级联设计滤波器的概念。在总结典型级联式滤波器的基础上,详细分析了其结构设计及工作原理,评述了其优缺点。结合微结构光纤(MOF)及光栅的特殊性质,阐述了典型的微结构光纤滤波器的结构设计及工作原理,展示了其典型应用。提出了级联微结构光纤及光栅设计滤波器方案,展望了光纤滤波器的发展,并指出了进一步拓展及应用的方向。

MEMS光学声传感器

结合光纤工作频带宽、传输损耗小以及微机电系统(MEMS)制造工艺可实现微小型化、批量化和高一致性生产的优势,MEMS光学声传感器表现出高灵敏度、宽频带、大动态范围和高信噪比的优异声探测性能,受到了科研人员的普遍关注和深入研究。根据声敏感单元结构不同,将MEMS光学声传感器分为微结构光纤光栅型、光纤干涉仪型和微谐振腔型。然后,分别介绍了不同类型MEMS光学声传感器的声敏感原理,并在此基础上讨论了它们在不同声探测领域中的研究现状以及目前最为成熟的应用领域。最后展望了MEMS光学声传感器在MEMS工艺逐渐成熟的促使下,可与硅基光电子集成技术相结合实现系统片上集成的未来发展趋势。