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光纤布拉格光栅型全光纤声光调制器的特性研究

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物理学报 2013年第3期62卷 173-179页

作者：刘超裴丽李卓轩宁提纲高嵩康泽新孙将北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

将光纤光栅的傅里叶模式耦合理论应用于光纤布拉格光栅型全光纤声光调制器的理论分析中.与现有的分析方法相比,该模型算法简单、求解容易,能够快速有效地获得调制器的传输特性.基于该模型,理论分析了超声波频率及声致应变幅度对调制器... 详细信息

将光纤光栅的傅里叶模式耦合理论应用于光纤布拉格光栅型全光纤声光调制器的理论分析中.与现有的分析方法相比,该模型算法简单、求解容易,能够快速有效地获得调制器的传输特性.基于该模型,理论分析了超声波频率及声致应变幅度对调制器特性的影响.仿真结果表明,该调制器反射谱的主反射峰与次反射峰的波长间隔与超声波频率成正比,反射峰的反射率随着声致应变幅度的改变而发生周期性的变化.另外,在同一声致应变幅度下,低频超声波调制的光栅反射中存在更多的次反射,光栅反射能量的周期性变化更加明显.实验中,使用频率为885.5kHz的超声波对光纤布拉格光栅进行调制.实验结果与仿真结果相一致.

关键词：声光调制光纤布拉格光栅傅里叶模式耦合理论光谱特性

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光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

电子科技大学学报 2012年第3期41卷 378-383页

作者：彭拥军邱昆武保剑纪四潍电子科技大学宽带光纤传输与通信网络重点实验室成都610054

为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地... 详细信息

为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地减小计算工作量,实现简单且能够避免数值计算发散。利用该方法建立了光纤布拉格光栅静态和动态情况下统一的数值仿真模型,并设计了仿真中所采用的平滑技术。数值研究了连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性,静态结果显示相移光栅的开关阈值功率比均匀光栅的低。在动态情况下,对比不同峰值功率脉冲的输出时域特征显示,通过光纤光栅可实现非线性全光调谐延迟。

关键词：光纤布拉格光栅非线性耦合模方程非线性光学光学双稳态预报-校正系统半隐式龙格-库塔法

光纤布拉格光栅嵌入SMS光纤结构的湿度传感器

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光谱学与光谱分析 2016年第9期36卷 3008-3013页

作者：邵敏乔学光傅海威李岩姚妮贾振安西安石油大学理学院陕西省光电传感测井重点实验室陕西西安710065 西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710072 西北大学物理学院陕西西安710069 浙江大学光电工程系现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

提出了一种基于光纤布拉格光栅嵌入单模-多模纤芯-单模(single-mode-multimode fiber core-single mode,SMS)光纤结构的湿度传感器。当环境湿度变化时,SMS光纤结构的干涉光谱会发生漂移,而光纤布拉格光栅对湿度不敏感,其纤芯基模保持不... 详细信息

提出了一种基于光纤布拉格光栅嵌入单模-多模纤芯-单模(single-mode-multimode fiber core-single mode,SMS)光纤结构的湿度传感器。当环境湿度变化时,SMS光纤结构的干涉光谱会发生漂移,而光纤布拉格光栅对湿度不敏感,其纤芯基模保持不变。因此利用SMS光纤结构对环境湿度的敏感性去调制光纤布拉格光栅纤芯基模,通过检测光纤布拉格光栅纤芯基模的反射能量变化就可以实现湿度测量。数值模拟了SMS光纤结构的内部光场分布规律,理论计算了不同环境折射率时,多模纤芯的长度、直径对SMS光纤结构输出能量耦合系数的影响。理论模拟表明,随着环境折射率变化,SMS光纤结构中传输的纤芯基模的输出能量耦合系数会发生变化。同时制作了传感器样品并对其进行了传感实验研究,实验结果表明多模纤芯长35mm、纤芯直径为85μm的传感器在45%~95%RH湿度变化范围内,湿度灵敏度为0.06dBm·(%RH)^(-1)。在20~80℃温度范围内,传感器的温度灵敏度为0.008nm·℃^(-1),温度所带来的湿度测量误差为0.047%RH·℃^(-1)。传感器具有制作简单、灵敏度高、反射式能量检测等优点,在湿度测量领域有一定的应用价值。

关键词：光纤布拉格光栅单模-多模纤芯-单模光纤结构湿度传感

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光纤布拉格光栅滤波型甲烷浓度测量系统设计

仪器仪表学报 2020年第8期41卷 129-141页

作者：巩楠楠衣文索陈刚高新雨林家楷长春理工大学光电工程学院长春130012

针对甲烷浓度测量过程中,系统测量易受外界环境、气室不稳定等因素的影响,存在测量结果不准确的问题,设计了一套适用于低浓度甲烷气体测量的检测系统。首先,根据甲烷的吸收光谱结合现有光源的带宽选择甲烷2ν3带的R(4)支(1 650.955 nm)... 详细信息

针对甲烷浓度测量过程中,系统测量易受外界环境、气室不稳定等因素的影响,存在测量结果不准确的问题,设计了一套适用于低浓度甲烷气体测量的检测系统。首先,根据甲烷的吸收光谱结合现有光源的带宽选择甲烷2ν3带的R(4)支(1 650.955 nm)作为吸收峰;其次,根据光纤光栅的温度敏感特性,测量系统中加入参考光栅,解决了温度变化影响气体浓度精确测量的问题;然后,运用ZEMAX软件对设计的气室进行仿真模拟和优化,气室对甲烷近红外激光的耦合效率达到93.2%。通过实验验证了该气室的高耦合效率和高稳定性;最后,搭建测量实验系统,进行了系统的标定、系统技术指标的计算和气体浓度测量。测量结果表明,测量系统的灵敏度为0.02 mV/ppm,测量系统的稳定度为0.12%,最大测量相对误差为0.149%,系统测量的示值与理论值具有良好的线性关系,具有稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等优点。

关键词：光纤布拉格光栅差分吸收测量棱镜气室甲烷气体检测

光纤布拉格光栅在医用蒸汽灭菌器温度监测的应用

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光学精密工程 2020年第9期28卷 1930-1938页

作者：饶春芳吴锴胡友德陶欢董珺张聪睿吴超江西师范大学物理与通信电子学院江西省通信与光电子重点实验室江西南昌330000 江西省人民医院口腔科江西南昌330000

为了解决由于检测技术原因而导致的医用蒸汽灭菌器温度监测执行率低、设备合格率低等问题,设计了基于光纤布拉格光栅的医用蒸汽灭菌器温度监测系统,对整个灭菌过程中温度监测的可行性、精准性和可靠性进行了研究。根据医用蒸汽灭菌器温... 详细信息

为了解决由于检测技术原因而导致的医用蒸汽灭菌器温度监测执行率低、设备合格率低等问题,设计了基于光纤布拉格光栅的医用蒸汽灭菌器温度监测系统,对整个灭菌过程中温度监测的可行性、精准性和可靠性进行了研究。根据医用蒸汽灭菌器温度监测的相关标准,运用波分复用技术设计了光纤光栅串传感器件。接着,基于光纤光栅串传感器件搭建了相应的温度监测系统,并对整个灭菌过程进行了实时温度监测。最后,通过分析灭菌过程中各阶段温度随时间的变化,有效灭菌温度下的灭菌时间,灭菌器空载、半载及满载腔内各点之间的最大温度差,来验证该检测系统的性能。监测结果准确地给出了灭菌器灭菌过程中各阶段温度随时间的变化,所测灭菌器的有效灭菌时间为7.8 min,空载时腔内各点的最大温差在2℃以内,而满载时可达4.5℃。此系统的温度测量范围、分辨率及精度,时间记录精度及数据存贮能力均达到国家及行业标准要求,并具备多点监测成本低及可进入狭小区域监测等突出优势。

关键词：光纤布拉格光栅实时温度监测医用蒸汽灭菌器可行性监测系统

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光纤布拉格光栅传感复用模式发展方向

中南大学学报（自然科学版） 2012年第8期43卷 3058-3072页

作者：祁耀斌吴敢锋王汉熙武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 武汉理工大学数字制造湖北省重点实验室湖北武汉430070

系统分析讨论光纤布拉格光栅传感复用模式,通过研究波分复用、时分复用及空分复用模式的发展历史和现状,抽象出典型结构,建立数学模型,并总结出工程应用概况;通过分析波分复用、时分复用及空分复用模式的技术瓶颈,找出复用模式的改进方... 详细信息

系统分析讨论光纤布拉格光栅传感复用模式,通过研究波分复用、时分复用及空分复用模式的发展历史和现状,抽象出典型结构,建立数学模型,并总结出工程应用概况;通过分析波分复用、时分复用及空分复用模式的技术瓶颈,找出复用模式的改进方式,即3种经典复用模式的联合复用和复用结构系统的改进。最后,通过总结光纤光栅传感复用模式的发展,构建复用设计的体系结构。提出基于光纤布拉格光栅传感器实时数据提取的数字设计工程将是数字制造的一个重大科学前沿,提出光纤光栅传感复用模式的发展方向,即实现分布式传感系统、构建大规模传感网络和建立统一机理模型。

关键词：光纤布拉格光栅传感网络复用模式波分复用时分复用空分复用组合复用

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光纤布拉格光栅滑觉感知单元

光子学报 2019年第9期48卷 50-57页

作者：冯艳王飞文张华肖佳明胡瑢华南昌大学机电工程学院江西机器人与焊接自动化重点实验室

以悬臂梁为核心结构设计了一种简单实用的滑觉感知单元.利用3支光纤布拉格光栅的中心波长差值的方差,以及波长偏移的大小和方向进行滑动判知,以实现滑动过程接触力变化、滑动速率与方向的检测.实验结果表明,在0.2~1N的接触力范围内,该... 详细信息

以悬臂梁为核心结构设计了一种简单实用的滑觉感知单元.利用3支光纤布拉格光栅的中心波长差值的方差,以及波长偏移的大小和方向进行滑动判知,以实现滑动过程接触力变化、滑动速率与方向的检测.实验结果表明,在0.2~1N的接触力范围内,该滑觉感知单元对微小的滑动有良好的检测效果,最小灵敏度可达3.8pm/mm;滑动灵敏度、速率比例系数以及接触力的实验值与理论值的平均相对误差分别为6%、14%和6.6%.

关键词：光纤布拉格光栅悬臂式传感单元波长差值方差分析滑觉感知

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光纤布拉格光栅中隙孤子的EPP方法分析

光学技术 2008年第2期34卷 269-271页

作者：李小路江月松北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

提出了利用EPP方法分析光纤布拉格光栅中隙孤子的解。基于非线性耦合模式方程(NLCME)定性地分析了无微扰条件下的隙孤子参数与孤子的其它特性的关系。利用EPP方法分析了隙孤子的能量特性。证明了隙孤子的速度影响形态特性和能量分布。... 详细信息

提出了利用EPP方法分析光纤布拉格光栅中隙孤子的解。基于非线性耦合模式方程(NLCME)定性地分析了无微扰条件下的隙孤子参数与孤子的其它特性的关系。利用EPP方法分析了隙孤子的能量特性。证明了隙孤子的速度影响形态特性和能量分布。从理论上解释了已观察到的一系列隙孤子的试验现象,对光纤布拉格光栅中产生隙孤子的应用具有理论意义。

关键词：光纤布拉格光栅隙孤子非线性耦合模式方程 EPP方法微扰

光纤布拉格光栅耦合器型窄带上下话路滤波器的数值分析

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中国激光 2006年第5期33卷 621-625页

作者：董小伟裴丽简水生北京交通大学光波技术研究所北京100044

从麦克斯韦方程组出发,通过将光纤波导扰动和光栅折射率调制扰动效应转换成等效的耦合系数,推导出光纤布拉格光栅耦合器的统一特征方程。采用打靶法并结合朗格-库塔(Runge-Kutta)数值积分对两种光纤布拉格光栅耦合器型上下话路滤波器的... 详细信息

从麦克斯韦方程组出发,通过将光纤波导扰动和光栅折射率调制扰动效应转换成等效的耦合系数,推导出光纤布拉格光栅耦合器的统一特征方程。采用打靶法并结合朗格-库塔(Runge-Kutta)数值积分对两种光纤布拉格光栅耦合器型上下话路滤波器的传输特性进行了详细的分析。结果表明,对于光栅破坏耦合器,利用光栅引入的强色散效应,滤波器的波长选择能力得到极大的提高,低于1 nm的带宽能够满足波分复用(WDM)系统的需求,并且当光栅调制的等效耦合远远超过两光纤消逝场间的耦合效率时,不仅有效地抑制了反射信号,使满足布拉格匹配条件的信号透射输出,还消除了旁瓣纹波;而对于光栅辅助耦合器,其非干涉本质使得器件性能更加稳定,并可通过调整光栅长度进一步改善滤波响应。

关键词：光学器件光纤布拉格光栅光栅破坏耦合器光栅辅助耦合器上下话路滤波器