基于微波光子滤波器光纤端面反射率特性的火焰传感研究

利用微波光子滤波器(microwave photon filter,MPF)光纤端面反射率随温度场的变化导致光纤端面反射率发生改变的原理,研究了火焰传感系统的相关特性。采用迈克尔逊结构干涉仪构成的MPF,微波光子信号在经过2km光纤后,其光纤端面受到火焰的影响反射率发生变化,研究其变化特性与火焰之间的关系。对置于火焰中的部分传感光纤端面进行燃烧,光反射的信号幅度会因为火焰变化发生改变。该系统使用16 d Bm输出功率的非相干光源,将159.63~159.80 kHz、4 V(峰-峰值)幅度的微波信号调制于光载波上,形成微波光子信号。在传感臂光纤端面施加外焰和内焰,测量射频强度的变化,从而获取火焰传感信息。施加外焰射频强度最小值平均值变化量达到0.460 3dB;最大值平均值变化量达到0.578 7 dB,加入内焰射频强度最小值平均值变化量达到5.818 9 dB;最大值平均值变化量达到6.600 2 dB。实验验证得该系统对于火焰具有较好的传感性能。

构成谐振腔的光子晶体端面反射镜的设计

研究了光子晶体作为谐振腔端面反射镜的应用.利用有效折射率法和2DPWE以及2DFDTD方法结合对构成谐振腔的两个端面反射镜进行了设计,得到左端面反射镜的最佳光子晶体晶格周期数为11×11,而右端面反射镜的最佳光子晶体晶格周期数为3×11,这为实验工作提供了良好的理论依据.

基于端面反射的高频光纤振动传感系统研究

光学测量方法是高频振动检测领域新的研究方向。该论文研发了由光纤振动检测传感器、光纤振动信号检测单元等系统组成的一个振动检测系统,使用端面反射的基本原理。振动信号经过光纤振动传感器转化为光信号,再经过检测单元转化为电信号,最终得到测量频率。实验测得该系统的频率响应范围是2~33 kHz,测量误差小于0.21%。该系统的光纤振动传感器是强度调制型光纤传感器,避免了波长解调,相对于其他光学测量系统具有测量带宽广、测量频率高、振动传感器设计简洁等优点。

半导体激光器端面反射率对输出光功率的影响

从理论和实验两个方面，分析了半导体激光器端面反射率变化对其输出功率的影响。研究结果表明：在对半导体激光器端面反射率进行优化后，能够获得最佳输出功率；此外，还分析了端面反射率优化后对半导体激光器微分功率特性的影响。

端面反射率对单端反射半导体光放大器的影响

本文考虑了光子密度、增益谱色散、放大自发辐射噪声(ASE)、端面反射率和载流子浓度对折射率的影响,并采用细化分段法及四阶龙格-库塔法求解速率方程及光场传输方程,分析了不同端面反射率时单端反射半导体光放大器(RSOA)的动态特性。结果表明端面反射率的适当增加,可以使增益得到提高,增益恢复时间减少,ASE输出功率增加,消光比下降。理论分析为优化RSOA的动态特性具有一定的指导意义。

端面反射率对半导体激光器单模工作性能的影响

本文利用半导体激光器多模速率方程组的隐式解析解￣［１］，从理论上研究了端面反射率对半导体激光器单模工作性能的影响。结果表明，在相同的输出功率下（ｍＷ量级），端面反射率越低，单模工作性能越差，与Ｅｔｔｅｎｂｅｒｇ等人￣［２］通过实验研究所得的结论相同。

前端面反射率对外腔半导体激光器输出特性的影响

采用射线法,计及增益随波长的变化,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱及输出功率的隐函表达式.结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的输出谱的精细结构以及P-I特性进行了数值模拟研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,随着前端面反射率越小,输出谱相应的比较稳定;P-I特性曲线抖动越来越小,趋于线性变化.

前端面反射率对外腔半导体激光器输出谱的影响

采用射线法,计及增益随波长的变化,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.利用该表达式采用数值模拟理论研究了前端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器输出谱的影响.结果表明前端面反射率越小,外腔模越明显,边模抑制比相应的也越大.

考虑端面反射率的半导体光放大器增益特性研究

在考虑到端面反射率影响的前提下,从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发,建立了基于SOA的交叉增益调制波长变换理论模型,利用分段模型方法对影响增益特性的几个参数进行了数值模拟。结果发现,注入电流和有源区面积对SOA增益的影响有一个阈值,在阈值范围内,SOA增益的大小随着注入电流和有源区面积的增大而明显的增大,但是超过阈值时,则SOA增益趋向饱和。

平端面反射级联喇曼光纤激光器仿真分析

级联喇曼光纤激光器需要多对对应于各级喇曼斯托克斯波长的光纤布喇格光栅(FBG)来构成腔体结构,这种腔体结构需要定制,成本很高。提出了一种基于普通单模光纤的级联喇曼光纤激光器设计方案,利用单模光纤两端的端面反射形成激光器腔体。对该类激光器进行了数值仿真研究,建立了基于耦合方程的理论模型,并对激光器的功率分布、阈值和输出效率进行详细的分析。

光纤端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器的输出影响

为了实现光纤光栅外腔半导体激光器良好的单纵模输出,通过加入空气间隙区改进了基于射线法的光纤光栅外腔半导体激光器理论模型,并结合稳态速率方程研究了小注入情况下,光纤端面反射率对激光器输出特性的影响。仿真结果表明,在光纤端面反射率与光栅反射率可比拟的情况下,减小光纤端面反射率,可增大主模与其他波长模式的损耗差异,加强光纤光栅的选模作用,更好的实现单纵模输出,但同时也会增大激光器的阈值电流。

端面反射率的波长特性对外腔半导体激光器调谐范围的影响

端面镀增透膜的激光二极管构成的光栅外腔激光器 (ECLD)中 ,考虑到镀膜端面剩余反射率对波长的依赖关系以后 ,利用等效腔法导出了该激光器阈值载流子密度随波长变化的解析表达式 ,以此为出发点 ,讨论了增透膜反射率极小位置对调谐范围的影响。结果表明 ,除了增大剩余反射率带宽和降低剩余反射率能够提高调谐范围这一明显结论之外 ,在镀膜工艺确定的情况下 ,即假定剩余反射率带宽和剩余反射率极小值变化不大时 ,通过控制剩余反射率极小值所对应的波长相对于镀膜前增益峰的偏移量 。

高功率光纤激光器端面反射系数快速优化算法

在高功率光纤激光器优化中提出了一种输入端反射系数与输出端反射系数快速优化算法。基于斜率效率优化准则,通过掺镱光纤激光器实例分析,数值计算结果表明,采用端面反射系数快速优化选择算法,将计算时间至少缩短为传统算法的8%,较好地避免了阶梯误差的产生,提高了计算精度;在相同的参数条件下,正向抽运时,光纤激光器的端面反射系数优化选择取值区域最大,双向抽运时,光纤激光器的端面反射系数优化选择取值区域次之,而反向抽运时,光纤激光器的端面反射系数优化选择取值区域最小。

端面反射引起的光纤光栅传感阵列的串扰分析

对光纤端面反射引起的光纤光栅阵列的信号串扰进行了理论分析和计算,并通过实验测试了端面反射引起的传感阵列阵元的信号串扰值。根据阵列信号串扰产生的机理提出了光纤端面反射的抑制方法,通过实验对该方法进行了验证。对光纤端面反射进行抑制后,实验得到阵列端面反射引起的串扰小于-70dB,可满足光纤光栅传感阵列的实际使用需求。

微纳光纤端面反射特性的实验测量方法

微纳光纤的端面反射特性是影响其传输特性及实际应用的重要因素之一.本文提出了一种基于光环形器的微纳光纤端面反射特性测量方法.该方法克服了3dB耦合器直接测量法的不足,通过引入气凝胶固定和功率补偿,可有效地消除微纳光纤尾纤飘摆、光源输出不稳定及其内部损耗等不利因素,从而提高测量的准确度.采用该方案实验测量了微纳光纤的端面反射率及其与光纤直径和传输波长间的关系.实验结果与数值模拟结果相符,表明该方法可有效地用于微纳光纤端面反射率测量及其与各特性参数之间关系的分析,这对于微纳光纤激光器、放大器、耦合器及滤波器等光学微型器件的设计制作具有重要意义.

斜端面光纤耦合效率理论与实验研究

应用场耦合方法模拟计算了不同光纤斜端面角度下半导体激光器的耦合效率,并进行了实验测量。结果表明,不同的光纤斜端面角度下,对半导体激光器的耦合效率影响很大,根据不同的芯片参数合理选择不同的斜端面光纤可以得到尽可能高的耦合效率。

光纤端面的质量与光纤光学性能的关系

光纤的透过性能是光纤传输的重要特性之一。影响光纤透过性能的因素除了纤芯、包层玻璃的质量和几何缺陷以外,还与光纤端面的质量有关。在光纤的加工过程中,光纤端面的平整度、磨料的使用等都会影响端面的质量。讨论了影响光纤透过性能的因素;光纤端面的反射损失对透光性能的影响;增透膜对光纤端面反射的控制;加工后光纤端面的几何形状对透过性能的影响;加工后纤维端面折射率的变化情况;抛光液酸碱性的控制;抛光后光纤端面的处理。通过对光纤端面进行加工过程的控制和对光纤端面进行涂层的处理可改善光纤的透光性能。

SOA反射率对谐波锁模光纤激光器的影响

基于半导体光放大器(SOA)的锁模光纤环行激光器因其能得到高质量、高重复率的光脉冲而受到人们的广泛关注。计及SOA端面剩余反射率,建立了基于SOA的谐波锁模光纤环行激光器的理论模型。利用该模型研究了SOA的端面剩余反射率对输出脉冲的波形、峰值功率及其脉冲宽度的影响。结果表明,SOA的端面剩余反射率对锁模脉冲影响较大;随着端面剩余反射率的增大,峰值功率逐渐增加,脉冲宽度逐渐变宽。

光纤光栅外腔半导体激光器的输出谱特性

采用射线法,计算增益随波长的变化,推导出光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器输出谱的精细结构进行了数值模拟研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,随着前端面反射率减小和耦合效率增加,输出谱相应地变得比较稳定.

半导体激光器腔面镀膜研究

从理论和实验两方面研究了半导体激光器腔面功率增强膜的镀制方法,得到一些新的镀膜设计方案,改善了传统半导体激光器腔面镀膜工艺。