长周期光纤光栅的耦合特性及模拟分析

本文基于三层光纤模型和耦合模理论,数值计算了弱导阶跃单模光纤中写入的非倾斜均匀长周期光纤光栅对透射谱的影响.计算结果表明:随着长周期光纤光栅周期数的增加,透射谱损耗峰峰值变大,带宽减小;随着折射率调制的增大,透射谱损耗峰峰值变大,带宽减小,损耗峰向长波方向漂移;随着光栅周期的增大,损耗峰向长波方向漂移.     

长周期光纤光栅折射率传感的研究概况

由光栅周期的不同．光纤光栅可分为布喇格光纤光栅（FBG）和长周期光纤光栅（LPG）。FBG的周期约为几百纳米．主要特性是将某一频段的光反射回去．形成以谐振波长为中心的窄带光学滤波器，LPG的周期通常为几十到几百微米，主要特性是将导波中某频段的光耦合到光纤包层中损耗掉，是一种透射型光纤器件。LPG对于温度、应力、外界折射率等参数的变化都有很高的响应灵敏度，研究表明，LPG对于温度的调协范围约为FBG的7倍．而对于外界折射率变化时的谐振峰中心波长移动量也明显高于布喇格光栅。     

长周期光纤光栅模式与耦合系数的研究

从耦合模理论出发,采用三层介质光纤模型,用数值计算的方法分析了长周期光纤光栅纤芯模和包层模的有效折射率,一阶低次包层模的耦合系数随波长以及阶次的变化关系.研究发现,低次包层模的最大耦合系数对应的模次随波长增大而减小,不同光纤参数下耦合系数随波长变化的规律不同.耦合系数直接影响到光栅透射谱损耗峰峰值,这对长周期光栅的设计有一定的参考价值.     

EH包层模及互耦合对长周期光纤光栅谱特性的影响

利用光波导的模耦合理论以及光纤中传播常数与波长的近似线性关系，研究了基于导模和不同包层模耦合的长周期光纤光栅的透射谱特点，对一阶低次包层模，透射谱较窄，随着模序增加，透射谱变宽；在某一模序附近，谱宽达到最大；以后随模序增大，谱宽迅速变小，对模序较高的包层模(一阶)，相邻的HE和EH包层模的传播常数相差不大，而且导模和它们的耦舍系数接近，因此能够在较近的波段范围内同时和它们产生耦合，从而对谱分布产生一定影响，包层模互耦合的条件较难满足，即使偶有满足其影响也很小，可以忽略，利用不同的包层模，可以设计出透射谱很宽或很窄的长周期光纤光栅。     

倾斜光纤光栅透射光谱对外界介质折射率的响应规律研究

倾斜光纤光栅因其独特的结构在传感和通信领域应用前景广阔。基于模式耦合理论,仿真研究介质折射率对倾斜光纤光栅透射功率谱的影响及其变化规律。研究结果表明,当介质折射率在1.35至1.4之间变化时,本文设计的倾斜光纤光栅透射功率谱包层谐振峰位置随外界介质折射率的增大而逐渐向长波长方向移动,波长偏移量与外界介质折射率之间呈良好的线性关系,利用这个结论可进行介质折射率的测量。     

长周期光纤光栅耦合波长的计算方法

通过对长周期光纤光栅耦合模式理论的研究,提出了一种近似计算长周期光纤光栅耦合波长的方法．计算结果与相关文献的实验现象相符合,从而验证了该方法的正确性．     

长周期光纤光栅的原理及谱特性研究

本文从原理和谱特性（传输率、谐振波长漂移、带宽）方面对均匀长周期光纤光栅作较为详细的研究并用MATLAB6.5进行了建模仿真,结果与国外报道的实验结果一致。     

机械诱导长周期光纤光栅的透射特性分析

研究辅助光纤、纵向拉力和涂覆层对机械诱导长周期光纤光栅(MILPFG)透射特性的影响.实验结果表明,MILPFG的透射谱峰值与压力呈sin2(κl)关系,中心波长发生蓝移,带宽呈抛物线变化,但无辅助光纤时,产生相同透射谱峰值时所需的压力更小;纵向拉力增大时,MILPFG的透射谱峰值几乎不变,但其中心波长线性减小,带宽呈指数增大;相同压力下,有涂覆层时MILPFGs的透射谱峰值和中心波长较小,边带损耗也较小.因此,无需辅助光纤,在纵向施加一定拉力,即可在涂覆的光纤上制作出优良的MILPFG.     

长周期光纤光栅耦合模理论与制作技术的研究

基于耦合模理论对长周期光纤光栅的光谱特性进行了理论分析,推导出传输率、谐振波长等公式;利用精密步进电机和高频CO2激光器,设计采用高频CO2激光脉冲三束对称逐点写入技术,在普通通信单模光纤中成功地进行了长周期光纤光栅的制备研究.     

腐蚀包层法调谐长周期光纤光栅及增强折射率敏感特性的研究

从理论与实验上研究了腐蚀包层法增强长周期光纤光栅环境折射率敏感特性和调谐透射谱的机制,结果表明,随着光栅区包层半径的减小,各阶包层模谐振波长向长波方向移动,环境折射率敏感特性随之显著增强。在用HF酸溶液腐蚀光栅区包层的实验测试中,先后观察到4个损耗峰,其中第2个损耗峰在包层半径减小约4.11μm、谐振波长向长波方向移动了约117.19 nm时,环境折射率传感特性增强了约3倍,这为制备高精度液体浓度/折射率传感器提供了重要依据。     

基于旋转折变型长周期光纤光栅的压力传感器

利用CO2激光脉冲以单侧入射方式在普通单模光纤上写出了一种折射率沿光栅轴向呈旋转分布的长周期光纤光栅．横向负载实验表明,对于折变旋转度为270°的旋转折变型长周期光纤光栅,谐振峰幅值的横向负载灵敏度为0．44dB／（g-mm^-1）,是普通长周期光纤光栅的7倍;而且由于旋转变化的折射率结构降低了光栅的原始双折射,使得这种光栅在各圆周方向上谐振波长对横向负载都不敏感．利用这一特性可用于制作体积小、操作简单、成本低廉的高灵敏度光强型压力传感器．     

长周期光纤光栅的发展概况

介绍长周期光纤光栅基本工作原理、器件特性和制备方法，同时对这种器件在光通信和传感系统中的应用状况作了简要概述．     

光纤涂覆层对应力长周期光纤光栅传输谱特性影响的实验研究

就涂覆层对应力长周期光纤光栅谱特性影响进行了研究,发现去涂覆层的应力长周期光纤光栅的谱特性对应力的灵敏度比未去涂覆层的明显的高,且大大改善了其传输谱的特性.     

弯曲对长周期光纤光栅透射特性的影响

讨论了长周期光纤光栅弯曲时引起的波导弯曲、光纤截面变形和纤芯折射率分布改变等对其透射特性的影响。用等效直倾斜二次方啁啾的长周期光纤光栅理论,分析研究了光栅轴向倾斜对长周期光纤光栅透射特性的影响,给出了等效光栅的周期、啁啾系数的近似公式,用传输矩阵方法进行了数值计算。     

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.     

单个LPFG实现溶液温度和折射率测量的两种方法

长周期光纤光栅(LPFG)具有不同损耗峰,对外界环境表现出不同的灵敏度;一个损耗峰近似线性区的光强对数值与外界环境参量均具有线性关系,并且折射率在一定范围内时损耗峰中心波长与外界环境参量同样具有线性关系。本文提出两种单个光纤光栅进行温度和折射率同时测量的方法,长周期光纤光栅透射谱的两个不同阶次的损耗峰具有不同的温度和折射率灵敏度;一个损耗峰的近似线性区内光强对数值和其损耗峰同样具有不同的温度折射率灵敏度。利用这两种谱特性实现单个光栅双参数测量。对长周期光纤光栅的光谱进行理论分析和数值仿真,证实了这两种方法的可行性。单个长周期光纤光栅作为传感器较其他结构复杂的传感器的灵敏度相对较低,由于其解调简单、成本低廉、体积小巧,具有很好的应用前景。     

光纤光栅的特征

运用模式耦合理论，分析了光纤光栅的一些重要的特征，并模拟分析出各种特性曲线，为制作与使用光纤光栅提供理论指导。     

基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型

提出了一个基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型．理论分析表明，只要使光纤光栅外腔在多个波长提供反馈且各个波长处的反射率大小满足一定的分布就能实现多波长输出．在此基础上，推导出了要实现多波长输出，不同波长处光纤光栅的反射率大小分布和多波长输出带宽的解析式，并进行了数值分析．     

光纤Bragg光栅横向负载敏感特性的实验研究

对光纤Bragg光栅的横向负载敏感特性进行了实验研究 .利用光纤中的应力双折射效应 ,使光纤光栅横向受压 ,产生谐振波长分裂 .通过实验研究得到了良好的谐振波长分裂与横向负载的关系曲线 ;在此基础上 ,进行了波长寻址的多点横向负载分布测量的初步探索 ,完成了两光栅同时传感的实验研究 .