高频CO_2激光脉冲写入的相移长周期光纤光栅

运用矩阵传输法 ,并结合长周期光纤光栅的模式耦合理论 ,阐述了相移长周期光纤光栅传输光谱的形成原理 利用高频CO2 激光脉冲制作出相移长周期光纤光栅 该方法仅需用计算机绘制光栅结构图形 ,再由计算机依照此图形控制CO2 激光器对普通光纤曝光 ,就可自动完成光纤光栅的制作 实际制造出一条相移长周期光纤光栅 ,在 15 2 0～ 15 70nm和 16 10～ 16 70nm波长范围内分别呈现出相移图样 ,相移波段的通带中心波长分别为 15 46nm和 16 40nm 对光栅进行温度测试 ,观测 16 10～ 16 70nm范围内相移光谱的变化 ,发现相移光栅的通带及阻带中心波长具有相同的温度变化系数 ,其数值为 0 .0 6 4nm/℃ ,另外又测试了光栅的应变特性 ,灵敏度约为 - 0 .5 1nm/mε 因此在利用光栅温度特性或应变特性做传感的过程中 ,可以仅测试通带中心波长的变化 。

新型高频CO_2脉冲激光写制光纤微腔传感器

运用高频二氧化碳脉冲激光器完成光纤微腔的写制工作,在光纤的两个不同的位置写入两个微腔,使包层的模式被激发然后再耦合回纤芯模式而发生干涉。利用在干涉中的光程差受介质有效折射率的影响这一原理,制成了液体折射率的传感器。

使用高频CO2激光器一次写入长周期光纤光栅的方法

一次写入长周期光纤光栅提高了写制的效率,解决了多次写入不重合的问题,具有重要的研究价值。经大量的实验研究发现,在适当的应力和能量辐射情况下,纤芯和包层发生有效折射率周期性调制和适当的物理形变,利用高频CO2激光器可以在普通单模光纤上一次成功写入长周期光纤光栅。实验结果表明,一次写入的长周期光纤光栅比多次写入的光栅透射谱特性好。

CO_2激光脉冲边缘写入的长周期光栅折射率特性研究

报道了一种用高频CO2激光脉冲在普通通信光纤包层边缘单侧写入的新型长周期光纤光栅。研究发现,这种长周期光纤光栅的折射率变化主要发生在光纤包层区域,而纤芯的折射率变化较小;同时该光栅的附加损耗低于0.5 dB。进一步折射率特性实验研究表明,由于其特殊的折变结构,这种光栅具有较高的外界环境灵敏度,当外界折射率在1.41-1.45范围内变化时,其谐振波长漂移量高达15.52 nm,比实验测得的用传统方法写入的长周期光纤光栅谐振波长漂移量高出近3倍,这种光栅结构在光纤传感中将具有重要的应用。

一种基于新型长周期光纤光栅的动态增益均衡器

报道了一种用高频CO2 激光脉冲写出的长周期光纤光栅的温度特性和弯曲特性 .实验表明 ,这种长周期光纤光栅的波长漂移随温度的变化呈线性关系 ,它的透射峰幅值变化随弯曲量的变化也呈线性关系 .基于这两种线性关系 ,通过控制新型长周期光纤光栅的谐振峰位置和幅度 ,动态平坦了一组掺铒光纤放大器增益谱线 .实验结果表明在C波段 32nm范围内掺铒光纤放大器增益谱线平坦度可动态调整为± 0 .7dB .

腐蚀后的新型长周期光纤光栅特性研究

报道了高频CO2 激光脉冲写入的长周期光纤光栅的腐蚀特性 ,即LPFG的谐振波长随腐蚀时间的变化线性地向长波方向漂移 ,而其谐振峰幅值变化却很小 首次对腐蚀后的长周期光纤光栅的基础特性进行了研究 ,发现其温度、应变、扭曲特性都未发生改变 ,而弯曲灵敏度比未腐蚀时的要小

长周期光纤光栅的弯曲传感特性

长周期光纤光栅是一种先进的光纤无源器件，在兜纤侍感领城申应用广泛。利用高频CO2激光剌写了长周期光纤光栅，进行了弯曲传感特性实验。实验结果表明：在圆周角度选到80°时和320°时弯曲灵敏度最高，在80°时弯曲量越大谐振波长越小，弯曲量与谐振峰波长变化呈线性关系。在圆周角度达到0°和160°时弯曲灵敏度最低，在160°时弯曲量变化时谐振峰波长基本不变。在0°～360°之闯，弯曲量与损耗幅值变化均呈现一定的线性关系。因此，能够利用长周期光纤光栅制作高灵敏度穹曲传感嚣。

一种新颖的长周期光纤光栅应变传感器

利用高频CO2脉冲激光刻写了两种不同的长周期光纤光栅,研究了涂覆层对刻写的长周期光纤光栅的轴向应变传感特性的影响。发现在0~0.5 mm距离内,带涂覆层的长周期光纤光栅的轴向应变灵敏度比剥去涂覆层时的灵敏度要高,可以达到-1.2921 nm/mε。实验结果表明:带涂覆层的长周期光纤光栅具有更高的应变灵敏度和高的机械强度,它更适合用在轴向应变的传感测量中。

涂覆层对长周期光纤光栅温度传感特性的影响研究

本文研究了光纤涂覆层对高频CO2激光刻写的长周期光纤光栅的温度传感特性的影响，发现在50-100℃温度范围内，带涂覆层的长周期光纤光栅的温度灵敏度跟剥去涂覆层刻写的长周期光纤光栅的温度灵敏度一样，均可以达到100pm／℃。实验表明：光纤涂覆层对长周期光纤光栅的温度传感特性没有显著影响，但带涂覆层的长周期光纤光栅以其机械强度的优势更适合用在低温测量中。

一种新型长周期光纤光栅扭曲特性的研究

发现高频聚焦CO2激光脉冲三束对称写入法制备的长周期光纤光栅(LPFG)具有新奇的扭曲特性:首先,当被扭曲光纤和长周期光纤光栅长度接近时,扭曲特性有明显的方向相关性,顺时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而减小;逆时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而增大,并与之成良好的线性关系,其平均灵敏度分别为0.133 nm/(rad.m-1)和0.061 dBm/(rad.m-1);其次,当被扭曲光纤远长于长周期光纤光栅时,扭曲特性随扭曲率变化周期性起伏,而且起伏次数(10次)超过光纤被扭曲周数(6周),但整体特性基本保持不变。利用扭转光栅导致椭圆双折射理论对扭曲特性进行了解释,并发现光栅内部固有线性双折射对扭曲特性有着重要的作用。

薄包层长周期光纤光栅的研究

报道了在薄包层光纤上用高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG),并分析了该类薄包层LPFG横截面折射率的分布。结合LPFG的腐蚀实验,通过传输谱图的比较发现:较先写入光栅后腐蚀光纤包层的方法,先腐蚀光纤包层后写入光栅的方法更能有效地调整谐振波长。进一步研究发现薄包层LPFG对环境折射率的敏感度更高。

新型长周期光纤光栅的扭曲特性研究

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)具有独特的扭曲特性:1)扭曲特性具有明显的扭曲方向相关性———顺时针扭曲时谐振波长发生“红”移,逆时针扭曲时谐振波长发生“蓝”移,无论顺时针还是逆时针扭曲损耗峰幅值都近似线性减小;2)若被扭曲的光纤比被扭曲的长周期光纤光栅长得多,则扭曲时长周期光纤光栅谐振波长和幅值的变化出现周期性的起伏。利用扭曲光栅引起椭圆双折射进而导致偏振态变化的相关理论合理解释了这些独特的扭曲特性。

基于弯曲不敏感光纤的长周期光纤光栅可调谐增益均衡器

对高频CO2 激光脉冲方法在弯曲不敏感光纤中写入的长周期光纤光栅的弯曲特性进行了研究,发现其谐振峰幅值对弯曲相当敏感,为普通光纤中写入的长周期光纤光栅的 2.8 倍,并且谐振波长和谐振峰幅值在圆周方向上呈现的对应规律与普通光纤不同,即谐振峰幅值最敏感方向所对应的谐振波长对弯曲不敏感。根据该现象,提出了一种利用调节其弯曲度来实现增益控制的可调增益均衡器方案,并进行了实验验证,该方法实用、简单。

OFS Research Over the Last 10 Years at CQU ＆ UESTC

This article reviews my new optical fiber sensing （OFS） research activities in China for the last ten years at Chongqing University and University of Electronic Science and Technology of China, since I returned from UK in 1999. The research progress in long period fiber gratings （LPFGs）, distributed fiber sensing systems and microfiber sensors is introduced. For LPFGs, the processing method with high-frequency CO2 laser pulses types of LPFGs fabricated and the related applications for both optical sensing and optical communication are described. For distributed fiber sensing systems, the fiber-optic polarization optical time domain reflectometer （POTDR）, fiber-optic phase-sensitive optical time domain reflectometer （φ-OTDR） and Brillouin optical time-domain analyzer （BOTDA） are developed, respectively. For microfiber sensors, we mainly focus on the knot resonator and its application for sensing of the refractive index and acceleration, etc.