基于光纤Bragg光栅反射波带宽展宽的压力传感研究

报道了一种新颖的光纤Bragg光栅压力传感装置 ,提出并实现了利用光纤Bragg光栅反射波带宽展宽实现压力传感的新方法 利用压力作用下双孔悬臂梁非均匀应变带动光栅使Bragg反射波漂移的同时带宽展宽 ,实现压力传感 在 0～ 2 3 .5N的测量范围内 ,基于光谱分析仪 0 .0 5nm的光谱分辨率 ,压力分辨率为 0 .54N ,带宽最大展宽量 2 .1 4nm ,压力响应曲线具有良好的线性 多次测量表明 :展宽波型稳定 。

光纤Bragg光栅的温度传感研究

本文分析了光纤 Bragg光栅在受到温度调制时的滤波特性。与温度对光纤光栅反射谱波长的影响相比 ,对其带宽的影响可忽略。实验中 ,光纤光栅受温度的调制 ,并且其反射谱由光谱仪记录。结果表明该光纤 Bragg光栅对温度产生的波长偏移是 0 .0 0 991nm/℃。值得注意的是实验中最大标准误差为 0 .0 3nm,能满足目前波分复用技术所需的信道精度。

基于Berreman 4×4矩阵对胆甾相液晶Bragg反射带宽的模拟研究

利用Berreman 4×4矩阵和Matlab编程模拟了胆甾相液晶的反射光谱,分析了螺旋数(液晶厚度)、基板的折射率、双折射、折射率色散、固定螺距、梯度螺距和入射角等因素对反射光谱带宽的影响。结果表明,要得到理想的Bragg反射带宽,液晶层的厚度即螺旋数N需达到N≥10;基板折射率会影响最大反射率,基板折射率ng与寻常光折射率no相比,ng<no时,最大反射率比较低,ng越小越影响明显,当ng≥no时,具有很好的反射率;折射率的色散和大的入射角会使带宽变窄,而大的双折射Δn和螺距P可以得到较宽的反射带宽,但拓宽效果有限。通过梯度螺距的函数表达式,理论模拟了具有螺距梯度的胆甾相液晶的反射带宽,其对于胆甾相液晶宽波反射的实验研究具有一定的意义。

光纤Bragg光栅折射率调制特性研究

在光纤Bragg光栅(FBG)中两个正反向模式之间会发生耦合,要了解光纤光栅的物理特性,提高反射率的精度,就需要深入研究光纤光栅的耦合模理论。通过光纤Bragg光栅的耦合方程,研究在不同的折射率调制深度的情况之下光纤反射谱变化,并用Matlab做仿真实验,结果发现光栅长度取2,5,10 mm,弱光栅、中度光栅、强光栅在折射率变化0.000 1时的反射谱带宽最大值分别是2.015 0×10^(-11),5.276 7×10^(-11),9.214 3×10^(-11)。计算表明:在固定光栅长度情况下,每0.000 1折射率变化所导致的反射谱带宽变化值在任意反射带中都相对稳定,其中,弱光栅反射谱最小,中度光栅反射谱次之,强光栅反射谱最大。

宽带Bragg光纤的理论设计及其稳定性分析

利用解析法理论上找到了一种宽带Bragg光纤,首次引入实际制作中有可能影响光纤性能的包层厚度不均匀性,并通过数值模拟证明,较难控制的包层厚度不均匀性对Bragg光纤的模式特性、带宽特性和色散特性影响很小。

光纤Bragg光栅反射带宽的多参数影响仿真分析

反射带宽是光纤光栅反射光谱的一个重要指标,直接影响传感应用中的测量分辨率和通信应用中作为滤波器的波长选择范围。通过对光栅反射带宽影响参数的理论和仿真分析,研究了反射带宽对各参数的敏感性,给出不同参数组合情况下反射带宽的三维变化及其等高线分布图,为满足不同应用场合的不同带宽指标要求,从光栅制作的角度提供了直观、系统的参数选择依据。

斜坡叠加起伏海床对波浪反射的修正缓坡方程有限差分解

基于修正缓坡方程,建立了方程求解的有限差分模型,研究了斜坡叠加起伏海床对波浪的反射.首先,对波浪入射平面斜坡以及水平海床上单周期、双周期正弦沙纹的反射问题进行了验证,结果与他人的数值解、解析解及实验数据吻合较好,证明了该模型的正确性.接着,讨论了抛物形斜坡的上凸高度及下凸深度,斜坡叠加单周期正弦沙纹的数量、高度及长度,斜坡叠加双周期正弦沙纹的高度对波浪反射系数的影响.结果表明,反射系数随抛物形斜坡上凸高度的增大而减小,随下凸深度的增大而增大.斜坡叠加单周期正弦沙纹对波浪反射的规律与水平海床基本一致,相比水平海床Bragg共振相位下移的幅度随沙纹数量增加,先减小后保持不变的情况,斜坡叠加沙纹共振相位下移的幅度随沙纹数量增加先减小后增大.波浪入射斜坡叠加双周期正弦沙纹地形,随叠加的两个沙纹高度分别增加,Bragg共振峰值均相应地增加,共振带宽几乎不受影响,主振峰值的相位下移幅度减小,这与单周期沙纹中随沙纹高度增加,共振相位下移幅度更大的情况相反.对比发现:当固定沙纹的数量、长度、高度,不论是水平海床还是斜坡海床,双周期正弦沙纹对波浪的反射强度以及激发的共振带宽均大于单周期正弦沙纹,共振相位下移的幅度则小于单周期沙纹;斜坡叠加正弦沙纹对波浪的反射强度要大于水平海床,零反射的现象不再存在,主振峰值的相位下移幅度较水平海床更大.

Numerical Simulation of Bragg Reflection Based on Linear Waves Propagation over A Series of Rectangular Seabed

A numerical model, Evolution Equation of Mild-Slope Equation （EEMSE） developed by Hsu et al. （2003）, was applied to study the Bragg reflection of water waves over a series of rectangular seabed. Three key parameters of the Bragg reflection including the peak coefficient of primary Bragg reflection, its corresponding relative wavelength, and the bandwidth, have shown to be effective in describing the characteristics of the primary Bragg reflection. The characteristics of the Bragg reflection were investigated under the various conditions comprising number, height, and spacing interval of a series of rectangular seabed. The results reveal that the peak of Bragg reflection increases with the increase of rectangular seabed height and number, the bandwidth and the shift value of the Bragg reflection depend on the increase of the rectangular seabed height as well as the decrease of rectangular seabed number, and the relative rectangular seabed spacing in the rang of 3 and 4 could produce higher Bragg reflection. Finally, a correlative and regressive analysis is performed by use of the calculated data. Based on the results of the analysis, empirical equations were established. Our study results can provide an appropriate choice of a series of rectangular seabed field for a practical design.

光纤Bragg光栅光谱特性研究

根据耦合模理论得出光纤Bragg光栅的反射率表达式、Bragg光栅的反射特性、设计反射中心波长λD=2nef fΛ。通过对Bragg光栅反射率表达式进行数值模拟,绘制在不同参数下反射率特性曲线和带宽特性曲线,并分析了反射率Rg,带宽Δλ与光栅栅距Λ,栅长L和折射率微扰值δnef f之间的关系,得到了它们之间的最佳配合,对制作优良特性的光栅具有指导意义。

窄带光纤光栅的写入

改进相位掩模法写入光栅的装置，提高其机械稳定性和温度稳定性，不仅提高了光纤光栅的反射率，而且降低了带宽。

混合型开槽同轴布喇格结构的比较研究

基于电磁仿真软件(Computer Simulation Technology,CST)平台,对几种不同开槽形状同轴布喇格结构的频率响应特性分别进行了数值模拟比较研究.结果表明:三角形开槽带宽最窄而矩形开槽带宽最宽;交替混合型开槽时耦合模式的反射率明显提高,而分半混合型开槽时不仅耦合模式的反射率提高,且其带宽也明显变宽,但两种开槽方式时工作模式的反射率和带宽都位于单一开矩形槽和三角形槽之间;叠加混合型开槽克服了单一矩形槽和三角形槽存在奇点和边界突变的缺点,对模式的选择性能优于矩形开槽,反射率和带宽又大于正弦开槽和三角形开槽,仅其谐振频率点有偏移.这些特点有利于同轴布喇格结构的模式选择、散热和工业生产.

光折变光子晶格带隙展宽的实验研究

本文利用振幅掩模的傅里叶变换法在LiNbO3∶Fe晶体中制作了一维光子晶格,通过连续旋转晶体,由功率探测器测得透射率,绘出Bragg带隙曲线。分析了用两孔振幅掩模制作的光子晶格的带宽、位置,讨论了在孔间距为6mm条件下,振幅掩模孔的数目由3个增加到5个的带隙情况,由实验观察发现了奇特的现象:衍射光的数目由2个增加到4个。从而使一个Bragg衍射角增加为多个Bragg衍射角,提高了非平行光的Bragg衍射效率。但这些衍射光是角分立的,如果能使这些衍射光成为角连续的,则能从根本上增大Bragg带宽,大大提高了光子晶体光纤的导光能力。基于这种思想,我们利用孔间距为2mm的4孔振幅掩模实现了带隙增宽的目的,为增大带宽提供了一个行之有效的办法,对光能的利用率的提高有着极其重要的作用。

二维光子晶格的带隙位置以及影响带隙宽度的因素研究

利用四孔振幅掩模的傅里叶变换法,在LiNbO3∶Fe晶体中制作了二维光子晶格,利用功率计测量其透射效率,找到满足Bragg衍射条件的带隙并测量出了二维正方晶格斜45°角方向上以及水平方向上的相对带隙宽度。实验结果表明,在照射相同条件下二维正方格子斜45°方向上的相对禁带宽度比水平方向上的相对禁带宽度宽。

自制宽带光源及其在光纤光栅制作中的应用

在光纤光栅制作过程中,宽带光源经常被应用于在线监测光纤光栅的反射率,以便适时有效地控制生成的光栅的透射率的高低程度。利用中心波长为971nm的半导体激光器抽运一段Yb3+掺杂双包层光纤,制作出了一个宽带超荧光光源,该光源在最大功率输出时谱宽达到了75nm,并在1085nm附近10nm范围内荧光谱的输出功率高,有较好的光谱平坦性。还利用该宽带光源作为光纤光栅制作的监控光源,制作出了单模和多模光纤布喇格光栅,取得了令人满意的实验结果。结果表明,该宽带光源完全可以适应监控光纤光栅制作的需要。

可调谐F-P腔进行锥形光栅反射带宽解调的应力测量方法

理论分析和实验验证了通过对锥形光栅反射谱进行带宽解调来获得环境应力/应变的可行性,提出了对锥形光栅反射谱采用可调谐F-P腔进行带宽解调的方法,通过应力加载实验对该带宽解调方法进行了验证,并取得了较好的反射带宽解调和应力测量效果。实验证明,该测量系统实现了对温度变化不敏感的应力测量,同时具有较高的灵敏度,应力测量精度为0.060 N。在进一步进行锥形光栅中心反射波长解调的基础上,该方案可实现温度和应力的同时测量。

光子晶格的制作及其衍射效率的研究

用傅里叶干涉法,在LiNbO3∶Fe晶体中制作了一维光子晶格,利用功率计测量其衍射效率,研究了在改变晶格写入时间、掩膜孔间距对光子晶格带隙和衍射效率的影响,分别找到了制作光子晶格的最佳写入时间和最佳的掩膜孔间距,实验结果表明,在写入时间为12min时,光子晶格的折射率调节度最深,光折变效应达到饱和,此时光子晶格的衍射效率相比来说最高,另外在不改变其他条件时,改变掩膜孔间距,发现在孔间距2a=8mm时,其带隙最宽,衍射效率最高。

带宽可调型光学滤波器的研究

为了研究带宽可调型光学滤波器,采用对手性液晶膜施加电压的方法,对手性液晶布喇格反射带宽随外加电场的变化规律进行了分析和测量。实验结果表明,在外加电场到达一定的阈值后,液晶分子要旋转一定的角度;在外加电场和液晶盒边界条件的共同限制下,手性液晶的螺距在螺旋轴方向上形成了梯度变化,造成了手型液晶布喇格反射带宽的加宽,且反射带宽随外加电压的增加而增加,以此可制成带宽可调型光学滤光片。

光学参数对非相干光纤激光组束效果的影响

提高非相干光纤激光组束功率,需要尽可能大的光栅衍射效率。通过理论分析和数值仿真,结果表明PTR布拉格光栅存在最佳厚度,并且光栅衍射效率随着光栅频率和组束波长带宽的减小而增大。在光纤阵列宽度一定的条件下,存在最佳光栅频率值使得总体衍射效率取极大值。实际应用中应选取光栅频率200～700mm-1,组束波长带宽0～20nm,在此基础上进一步设计组束光学系统的其他参数。

改进光纤布拉格光栅传感性能的方法

为了改善金属化保护后光纤Bragg光栅(FBG)的传感性能,采用化学镀后随恒温水浴箱自然冷却的方法减小温度突变。实验表明:改进后化学镀前后其透射谱3 dB带宽为0.129 nm,没有改变,峰值损耗只降低了3.42%,同时其温度传感迟滞误差为1.85%,测量值中最大正反行程差值折算成温度约为1.48℃。

宽带声光布喇格器件研究

报道了采用光学铌酸锂晶体作声光介质，氧化锌压电薄膜相位阵列换能器制作的高频宽带声光布喇格器件。达到的主要结果是：中心频率２．２５ＧＨｚ，瞬时带宽０．７５ＧＨｚ，频率分辨率８ＭＨｚ，工作激光波长６３２．８ｎｍ。