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调制光栅Y分支型激光器高效调谐特性研究

中国激光 2024年第2期51卷 1-9页

作者：黄怿尤越张浩森邓传鲁胡程勇汪立森张小贝王廷云上海大学特种光纤与光接入网重点实验室上海200444

针对调制光栅Y分支型(MG-Y)激光器在实际应用中波长-电流查找表(LUT)构建效率低、调谐方式复杂、波长调谐时功率漂移量大等问题,对其调谐特性进行了深入研究。利用左、右反射器电流的调谐特性,设计出一种具有普适性的波长测试框架,能够... 详细信息

针对调制光栅Y分支型(MG-Y)激光器在实际应用中波长-电流查找表(LUT)构建效率低、调谐方式复杂、波长调谐时功率漂移量大等问题,对其调谐特性进行了深入研究。利用左、右反射器电流的调谐特性,设计出一种具有普适性的波长测试框架,能够高效且准确地定位激光器的平滑波长调谐路径。同时提出一种自适应功率校准算法,提升了激光器在波长调谐时的功率稳定性。测试结果表明:基于波长测试框架的LUT仅包含3147个反射器电流-波长组合;激光器的波长调谐范围为1528~1568 nm,波长调谐步长为5 pm;边模抑制比(SMSR)大于40 dB;波长准确度优于±2.9 pm;波长重复性优于1.9 pm;波长调谐时功率漂移量小于0.408 mW,稳定度为3.57%;解调出光纤非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)传感器的腔长变化量小于7.58 nm,可以应用于光纤传感等实际场景。

关键词：激光器半导体激光器波长调谐功率校准光纤传感

基于区域划分和边缘检测的Φ-OTDR定位方法

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激光与光电子学进展 2024年第17期61卷 86-92页

作者：沈伟戴静怡戴勇胡欣鞠玲王兴龙邓传鲁黄怿国家电网江苏省电力有限公司泰州供电分公司上海大学特种光纤与光接入网重点实验室

针对相位敏感光时域反射（Φ-OTDR）技术在扰动定位中数据处理量过大的问题，提出了一种将区域划分和边缘检测相结合的定位方法。通过对光纤全链路进行区域划分，实现对扰动所在区域的快速粗略定位，在得到的扰动目标区域内引入基于Sobe... 详细信息

针对相位敏感光时域反射（Φ-OTDR）技术在扰动定位中数据处理量过大的问题，提出了一种将区域划分和边缘检测相结合的定位方法。通过对光纤全链路进行区域划分，实现对扰动所在区域的快速粗略定位，在得到的扰动目标区域内引入基于Sobel算子的边缘检测算法，进一步实现对发生扰动位置的精细定位。实验中采用相干探测结构的Φ-OTDR系统采集数据，对5 km传感光纤上的三种扰动事件进行定位，其结果表明，基于区域划分的粗略定位方法增强了系统在噪声中的扰动定位能力，对每个样本的平均处理时间仅为0.046 s，较传统方法减少一个数量级。此外，将所提出的结合方法与单独使用边缘检测的算法进行比较，证明所提方法能够在保证定位精度的同时提高定位实时性，且定位误差小于2.84 m，在对外部扰动的实时定位中具有潜在的应用价值。

关键词：分布式光纤传感相位敏感光时域反射扰动定位相位信号边缘检测

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镀膜光纤光栅应用与发展

中国激光 2009年第6期36卷 1317-1326页

作者：顾铮■ 邓传鲁上海理工大学理学院光电功能薄膜实验室上海200093

镀膜光纤光栅(CFG)是近年来光通信、光传感应用领域的研究热点,以其优异的光学特性和调节灵活的设计而使其具有诱人的应用前景。对镀膜光纤光栅的结构和理论特性作一简要的介绍,给出镀介质膜和金属膜的光纤光栅计算模型,重点阐述镀膜光... 详细信息

镀膜光纤光栅(CFG)是近年来光通信、光传感应用领域的研究热点,以其优异的光学特性和调节灵活的设计而使其具有诱人的应用前景。对镀膜光纤光栅的结构和理论特性作一简要的介绍,给出镀介质膜和金属膜的光纤光栅计算模型,重点阐述镀膜光纤光栅在传感和通信领域中的应用,对镀膜光纤光栅的发展方向作进一步展望。

关键词：光栅镀膜光纤光栅布拉格光纤光栅长周期光纤光栅传感器滤波器调谐

金属镀层两层膜系长周期光纤光栅谐振特性研究

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光学学报 2009年第10期29卷 2656-2664页

作者：邓传鲁顾铮■ 张江涛上海理工大学理学院光电功能薄膜实验室上海200093

采用严格的耦合模理论,建立了镀金属膜和敏感膜的两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复数超越特征方程进行求解,结果和文献[5]给出的数据相符。理论模拟数据表明,金属的消光系数对功率密度和透射谱影响很大,低阶偶次模式在纤... 详细信息

采用严格的耦合模理论,建立了镀金属膜和敏感膜的两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复数超越特征方程进行求解,结果和文献[5]给出的数据相符。理论模拟数据表明,金属的消光系数对功率密度和透射谱影响很大,低阶偶次模式在纤芯内的功率密度所占比重远大于奇次模式,其衰减峰幅度也比奇次模高,因此,金属镀层长周期光纤光栅实际应用时,需要选择偶次模作为研究对象。进一步理论分析了金属和敏感膜层参数对长周期光纤光栅谐振特性的影响,研究发现,金属膜厚、敏感膜厚和折射率对谐振波长有较大的影响,谐振波长随金属膜厚、敏感膜厚和折射率的增大向短波方向漂移。在某些区域谐振波长存在跳变现象,长周期光纤光栅实际应用时应避开此区域。

关键词：长周期光纤光栅耦合特性复特征方程金属膜敏感膜透射谱

表面镀层长周期光纤光栅双峰谐振及其透射谱研究

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光学学报 2008年第2期28卷 219-225页

作者：顾铮■ 徐艳平邓传鲁上海理工大学光电功能薄膜实验室上海200093 南洋理工大学材料工程学院新加坡639798

采用严格的耦合模理论,通过求解表面镀层长周期光纤光栅的特征方程,给出了双峰谐振波长的确定方法,以及它与光栅周期和模式序数之间的关系。结果表明,对应于较高次的包层模式,存在双峰谐振现象,且包层模式序数越高,与芯模产生谐振耦合... 详细信息

采用严格的耦合模理论,通过求解表面镀层长周期光纤光栅的特征方程,给出了双峰谐振波长的确定方法,以及它与光栅周期和模式序数之间的关系。结果表明,对应于较高次的包层模式,存在双峰谐振现象,且包层模式序数越高,与芯模产生谐振耦合所需的光栅周期越小。进一步讨论了双峰谐振波长的间距随薄膜参量与光栅参量变化的关系,描绘了这些参量对透射谱衰减谐振峰的影响,理论分析结果与***的无镀层长周期光纤光栅实验结果一致。这些研究为建立高灵敏的双峰谐振薄膜传感器提供了结构优化的理论支持。

关键词：光纤光学长周期光纤光栅双峰谐振透射谱耦合模理论

Influence on Multimode Rectangular Optical Waveguide Propagation Loss by Surface Roughness

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ZTE Communications 2014年第4期12卷 49-53页

作者： chuanlu deng Li Zhao Zhe Liu Nana Jia Fufei Pang Tingyun Wang Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks Shanghai University Manufacture Technology Research Dept. ZTE Corporation

Optical scattering loss coefficient of muhimode rectangular waveguide is analyzed in this work. First, the effective refrac tive index and the mode field distribution of waveguide modes are obtained using the Marcatili method. The influence on scattering loss coefficient by waveguide surface roughness is then analyzed. Finally, the mode coupling efficiency for the SMFOpticalWaveguide （SOW） structure and MMFOptical Waveguide （MOW） structure are presented. The total scatter ing loss coefficient depends on modes scattering loss coeffi cients and the mode coupling efficiency between fiber and waveguide. The simulation results show that the total scatter ing loss coefficient for the MOW structure is affected more strongly by surface roughness than that for the SOW struc ture. The total scattering loss coefficient of waveguide decreas es from 3.97 x 10^-2 dB/cm to 2.96 x 10^-4 dB/cm for the SOW structure and from 5.24 - 10^-2 dB/cm to 4.7 x 10^-4 dB/ cm for the MOW structure when surface roughness is from 300nm to 20nm and waveguide length is 100cm.

关键词： optical interconnect surface roughness optical waveguide scattering loss coefficient

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光波导端面的准分子激光刻蚀技术研究

中国激光 2015年第3期42卷 120-125页

作者：贾娜娜邓传鲁庞拂飞顾鑫王廷云上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室上海200072 上海大学通信与信息工程学院上海200072

面向光印刷互连背板的应用需求,提出基于准分子激光消融原理对光波导的刻蚀技术进行研究,在背板上任意位置获得光波导端面实现光耦合。采用193 nm波长的准分子激光作为光源,通过方形掩模孔径投影在互连背板光波导上,研究了激光能量、激... 详细信息

面向光印刷互连背板的应用需求,提出基于准分子激光消融原理对光波导的刻蚀技术进行研究,在背板上任意位置获得光波导端面实现光耦合。采用193 nm波长的准分子激光作为光源,通过方形掩模孔径投影在互连背板光波导上,研究了激光能量、激光脉冲次数与刻蚀深度、端面粗糙度等参量之间关系,通过刻蚀参数的优化,刻蚀后端面光耦合损耗增加量约1.3 d B。

关键词：激光技术准分子激光光波导激光消融光互连光印刷背板

激光阶梯刻蚀法制备45°微反射镜及垂直耦合研究

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中国激光 2016年第11期43卷 20-25页

作者：邓传鲁宋志强庞拂飞王建辉王廷云上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室上海200072 上海大学通信与信息工程学院上海200072

提出了一种基于准分子激光制备45°微反射镜的新方法──激光阶梯刻蚀法,介绍了该方法的工艺流程。通过优化参数制备了微反射镜样品,详细分析了样品参数对微镜反射性能的影响。利用微反射镜样品进行垂直耦合实验,深入讨论了影响系统损... 详细信息

提出了一种基于准分子激光制备45°微反射镜的新方法──激光阶梯刻蚀法,介绍了该方法的工艺流程。通过优化参数制备了微反射镜样品,详细分析了样品参数对微镜反射性能的影响。利用微反射镜样品进行垂直耦合实验,深入讨论了影响系统损耗的主要因素。实验结果表明,微反射镜样品造成的损耗约为3.5dB。该制备方法有望在大尺寸光波导互连背板耦合器件的研制中得到广泛应用。

关键词：激光技术光波导 45°微反射镜激光阶梯刻蚀法垂直耦合

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基于氧化锌涂层无芯光纤的氨气传感器研究

中国激光 2023年第10期50卷 159-167页

作者：罗通黄怿邓传鲁胡程勇张小贝王廷云上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室上海200444

为实现大气污染物中氨气(NH3)的快速、准确测量,本文提出了一种基于氧化锌(ZnO)涂层单模-无芯-单模(SNS)光纤结构的高灵敏度NH3传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH3后自身折射率改变,进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性... 详细信息

为实现大气污染物中氨气(NH3)的快速、准确测量,本文提出了一种基于氧化锌(ZnO)涂层单模-无芯-单模(SNS)光纤结构的高灵敏度NH3传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH3后自身折射率改变,进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH3体积分数与谐振波长偏移量的关系,最终实现了NH3体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真,仿真结果显示:当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时,60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器,其在NH3体积分数为0~42.0×10^(-6)环境下的灵敏度相差不大,这主要是由ZnO对NH3的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×10^(6)pm,检测限为6.6×10^(-6),响应时间和恢复时间分别为70 s和90 s。随着温度由16.5℃升至56℃,该传感器对NH3的检测灵敏度从17.96×10^(6)pm降低至7.57×10^(6)pm,温度和时间对检测限的影响分别为0.0237×10^(-6)℃-1和0.026×10^(-6)d^(-1),该传感器具有较好的稳定性。

关键词：传感器无芯光纤氧化锌氨气测量温度