为获得较大展宽量的光纤器件,在相位掩模版刻写技术的基础上设计并制作了两种啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)展宽器。基于相位掩模版刻写技术的原理和CFBG的色散补偿理论,提出了两种展宽器的制作方法,并优化了刻写光路,获得了高反射率、大反射带宽的CFBG。通过拉力传感器控制CFBG的反射谐振波长,通过改进刻写方式制作了大色散量的CFBG级联展宽器和大反射带宽的CFBG串联展宽器。搭建了两种展宽器的测试光源,通过直接测量的方式得到CFBG级联展宽器所提供的展宽量约为345 ps,这与理论结果相符;通过正、反接的方式间接推算了CFBG串联展宽器所提供的展宽量约为278.7 ps,这小于理论结果。

飞秒激光在工业加工、精密测量、****、科学研究等领域具有广阔的应用前景。报道了基于光谱控制与色散优化的高功率、高脉冲质量飞秒啁啾脉冲放大系统。利用与压缩器色散量相匹配的色散可调啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)作为展宽器,通过微调CFBG色散量补偿系统的残余色散使整个系统的净色散趋于零;同时引入光谱滤波等手段,保证入射到主放大器之前的脉冲光谱形状不发生畸变,避免了放大过程中脉冲质量的劣化。最终获得了重复频率为50 MHz、平均功率为24 W、脉冲宽度为198 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的可调谐双通带微波光子滤波器(MPF)结构,并对该结构进行了实验验证。利用两个级联的拥有不同中心反射波长、带宽及啁啾率的CFBGs,对已调制的光信号产生不同延时,获得了两个不同的频率通带。基于此,通过调整马赫-曾德尔干涉仪(MZI)中的可调谐光延迟线,改变MPF的自由频谱范围,可实现两个通带中心频率的调谐。实验中获得的中心频率分别为6.75 GHz和16.07 GHz的频率通带。通过调节MZI两臂的臂长差,实现了MPF中心频率的调谐。所提出的双通带MPF结构简单,具有很好的可调谐性和稳定性。

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区, 基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性, 脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题, 设计线性啁啾光纤光栅, 用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明: 光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现, 通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化, 可以显著改善色散补偿的效果, 以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。

结合线性啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)，设计了一种基于激光拍频实现应力测量的传感装置。系统采用CFBG的时延改变谐振腔的腔长的方法，把波长变化转化为腔长变化，不同于以往改变腔长的方法，达到波长解调实现传感测量的目的。对线性CFBG的时延谱进行了测量，并对系统结构和测量原理进行了详细的阐述，对测量结果和精确度也进行了分析与计算。谐振腔长变化可达到6.2 cm，腔长变化值与腔长比达到2.55%，使应力测量精度可以提高到10-7 N。

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成.导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小.实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700 m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系.由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6 nm·m-1·s-2和0.785 6 m V·m-1·s-2.

利用一种简单的信号变换技术，将输出脉冲的瞬时波形映射成整形器或编码器的光谱响应，从而通过线性啁啾光纤布拉格光栅的切趾设计，将变换限高斯超短光脉冲整形为方型或三角型脉冲。为了证实该方法对光脉冲串编码的有效性，产生了具有1011码字的非归零和归零脉冲码。

基于啁啾光纤布拉格光栅（C-FBG）与半导体可饱和吸收镜(SESAM)相结合实现了光纤掺Yb3+线型锁模激光器。采用976 nm半导体激光器，以高掺杂浓度的掺Yb3+光纤作为增益介质，以SESAM作一端的反射镜，以C-FBG引入大的负色散，并作为另一端反射镜，最终获得了稳定皮秒脉冲序列的输出。其中心波长为1045 nm，平均功率为12 mW，基频重复频率为17.07 MHz，脉宽约为3 ps。详细讨论了高阶锁模光脉冲的演化方式。该锁模光纤激光器可以完全自启动，可以长时间稳定工作，有望成为高功率超短脉冲激光器的种子源。

脉冲堆积技术是高功率激光系统中产生任意种子脉冲的方案之一。该方案利用大啁啾光纤布拉格光栅的宽带特性来展宽宽带短脉冲,以满足脉冲堆积组件的需求。利用传输矩阵法模拟了大啁啾宽带光纤布拉格光栅的反射谱、时延曲线等特性。研究发现,光纤光栅的啁啾因子决定了色散量以及带宽的大小,但增加色散量的代价是降低了光纤光栅的带宽[光栅长度越长,反射带宽明显增加,但色散量变化不大。研究结果对高功率前端系统的设计具有一定的指导意义。

本文采用波长为1 455nm的大功率光纤拉曼激光器(FRL)作为泵浦源,啁啾布拉格光纤光栅作为增益平坦滤波器,用两种不同的光源组合作为信号源(宽带ASE光源)+波分复用模拟器(WDM-emulator)以及四通道外腔可谐调式激光器(ECL)+滤波器型波分复用器(FWDM))对光纤拉曼放大器的增益平坦化特性进行实验研究,获得了平坦增益带宽为55nm(1 519～1 574nm),平均开关增益大小为15.2dB,增益不平坦度为±0.8dBd的宽带光纤拉曼放大器。通过实验研究表明,该方案为带宽低于60nm的光纤拉曼放大器的增益平坦化设计提供了一种新的选择。