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。

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。

多相移和级联光纤光栅透射光谱特性研究

基于耦合模理论,利用传输矩阵法,系统地分析了多相移和级联相移光纤光栅的透射谱特点。结果表明,相移光纤光栅可在透射谱阻带中打开一个或多个透射窗口,多个相移时,透射窗口数等于相移的个数。改变相移量的大小可以改变输出光波长,而且随着相移量的增加,多相移和级联情况下,透射窗口向长波方向移动。光栅的级联使得其在布喇格衍射波长处,打开一个极窄的透射窗口,透射率与级联个数有关,当级联数为4时,透射率最高。

传输矩阵法求解长短周期级联光纤光栅传输谱

基于光纤光栅的模式耦合理论,用传输矩阵法对长短周期级联光纤光栅的传输谱特性进行分析。先由耦合模方程分别得到长周期光纤光栅(LPFG)、连接光纤段和短周期光纤光栅(FBG)的传输矩阵,然后将它们相乘得到总的传输矩阵,最后再结合边界条件求得长短周期级联光纤光栅(CLBG)的传输谱。进一步对CLBG的传输谱进行了数值模拟,并通过实验进行了验证。实验结果表明,CLBG的传输谱中出现了由纤芯模和包层模耦合形成的两个谐振峰,与模拟计算的结果一致,证明了传输矩阵法求解CLBG传输谱的可行性,为CLBG在多参量传感和测量领域的广泛应用提供了理论支持。

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。

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。

级联光纤光栅的发展及应用

简要回顾了光纤光栅的发展、基本分类。在介绍光纤光栅基本特性及其在通信、传感中的应用的基础上,讨论了级联光纤光栅的结构、工作原理、分析方法、基本性质,以及它在传感和通信领域中的应用。展望了级联光纤光栅在传感、通信及其他领域的发展前景。

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。

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。

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。

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.

级联倾斜光纤布喇格光栅的光谱特性

从倾斜光纤光栅(TFBG)着手,首先介绍了TFBG的主要特点及其应用,分析级联倾斜光纤光栅(CTFBG)的结构和优点。在TFBG的理论基础上,用传输矩阵法对CTFBG进行理论推导,利用OptiGrating软件对CTFBG进行数值模拟仿真,主要研究倾斜角度、级联数目和光栅间距对CTFBG光谱特性的影响,着重分析了CTFBG在传感方面的应用。

一种级联长周期光纤光栅动态解调光纤布喇格光栅的新方法

为扩大传感光栅波长的解调范围,在原有级联长周期光纤光栅(CLPG)解调光纤布喇格光栅(FBG)系统的基础上增加了压电陶瓷,利用压电陶瓷的电致伸缩特性,实现对FBG的动态解调.系统仿真表明:加入压电陶瓷后CLPG的漂移量为1.6 nm,对传感光栅的解调范围增加了0.2 nm,并且提升了解调线性度.

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。

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。

级联双光纤光栅的传感技术应用综述

为了全面了解级联双光纤光栅(CFG)传感器的研究现状,从测量温度、应变和折射率的传感应用出发,详细介绍和对比了级联双光纤布喇格光栅(FBG)、级联双长周期光纤光栅(LPG)以及级联LPG+FBG这3种CFG传感器,总结出了现阶段CFG传感器的技术优势和存在的难点,最后对CFG传感器的技术发展进行了展望。

光纤光栅马赫-曾德干涉仪条纹信号的傅里叶分析

基于长周期光纤光栅马赫-曾德干涉仪的频分复用技术是实现光纤多参量传感的重要途径.研究了频分复用中复合条纹信号的傅里叶处理方法,分析了傅里叶频谱中和频与差频信号的幅值与单个干涉条纹信号的关系,提出了抑制和频与差频信号的有效方法,即改变光栅结构参量适当降低中心波长处的条纹对比度以提高频谱信号的信噪比,增加特征频谱滤波的有效性.结果表明:经过优化调整的傅里叶频谱信噪比可以提高至原来的2倍以上;对比频谱调整后恢复相位的余弦曲线与原条纹信号发现,频谱信噪比提高的同时保留了反映各单个原条纹特征的足够相位信息.该光谱优化方法可为基于光纤光栅马赫-曾德干涉仪和频分复用的光纤多参量传感技术提供理论与技术指导.

光纤光栅传输矩阵研究

利用模耦合理论给出并分析了一般坐标系下相移布喇格光纤光栅中的传输矩阵及其特性,所给出的传输矩阵具有分段不变性,而且不能被分解为一个矩阵和一个相移矩阵的乘积.利用该传输矩阵可以研究均匀、相移、啁啾、超结构等光纤光栅及光栅的级联等.计算了相移光栅的反射谱和相移量的关系,以及两个光栅级联时的反射谱.结果表明,同样相移量时的反射谱和已有文献不同,两个光栅级联时,也不同于已有文献,各自的谐振波长与光栅的级联没有关系.

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。