1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
啁啾倾斜布拉格光纤光栅（CTFBG）在高功率光纤激光器的受激拉曼散射（SRS）抑制中有重要的应用。利用飞秒激光在纤芯/包层直径为20/400 μm的大模场面积双包层光纤（LMA-DCF）中刻写出不同角度的CTFBG，其最大滤除深度约为15 dB，最大滤除宽度约为8.9 nm。飞秒激光刻写CTFBG可以显著缩短制备周期，对推动CTFBG的研制与发展具有重要意义。
光栅 飞秒激光 光纤光栅 啁啾倾斜布拉格光纤光栅
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
提出并实现了一种基于随机激光的光纤温度传感器。通过单模光纤的瑞利散射与布拉格光纤光栅（FBG）的反射提供激光器的光反馈，实现随机激光输出。结果表明，输出激光中心波长在1550.52 nm附近，阈值功率约为30 mW，当泵浦功率远高于阈值功率时，随机激光输出保持稳定。当FBG的温度在30 ℃到90 ℃范围内变化时，随机激光的输出波长会发生相应的移动，且温度和波长呈良好的线性关系，该传感器升温和降温时的温度灵敏度分别约为10.5 pm/℃和10.4 pm/℃。这种基于随机激光的光纤传感器将在温度传感领域有着广泛的应用前景。
光纤光学 光纤传感 光纤激光器 布拉格光纤光栅 瑞利散射 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1106004
2Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou, Guangdong 511443, China
基于平板波导近似模型构建了光纤基底圆环薄膜波导的模式方程,得到离散分布的薄膜波导模式,进一步结合全矢量模式理论,获得了光纤模式转换的新理解。按照从高阶至低阶(而不是广泛认知的从低阶至高阶)的模式顺序,具有一定厚度的圆环薄膜波导引起光纤包层模转变为相位匹配的薄膜包层模,继续增大圆环薄膜波导厚度,会破坏相位匹配条件而使该薄膜包层模再次转变为相邻的低阶光纤包层模,并依此形成周期的模式转换过程。最后,通过氧化铟锡镀膜倾斜布拉格光纤光栅的光谱变化验证上述机理,分析发现了正交偏振薄膜波导模(P和S偏振态)的同周期但非同步的激发过程及其对光纤偏振的周期调控规律,理论分析与前期实验结果一致。研究结果为光纤矢量参数传感(振动、扭转、压力、声场等)、光纤生物传感(体折射率与面折射率区分测量)及光通信偏振滤波等研究提供新思路。
光学学报
2021, 41(13): 1306018
1 中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室, 江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学管理学院, 江苏 徐州 221116
3 中广核工程有限公司施工管理中心, 广东 深圳 518124
4 山西大同大学煤炭工程学院, 山西 大同 037003
建立表面粘贴布拉格光纤光栅(FBG)传感器、黏结层、被测物体三者间应变耦合传递的分离式模型,推导得出FBG测量应变与被测应变真值之间的修正关系。通过有限元模拟和实验,验证该理论模型的精确性,并在不同粘贴条件下讨论理论解的精确程度和适用性。结果表明:理论值与实验值稳合良好,误差普遍低于1.6%;应变感知率及精度与粘贴长度和涂层弹性模量呈正相关,与被测物体力学强度呈负相关;应变感知率对保护涂层、黏结层的几何特性不敏感,但其精度与两者呈负相关。研究成果对表面粘贴FBG应变测量、误差修正和传感器设计具有重要的参考意义。
测量 光纤传感器 表面粘贴布拉格光纤光栅 应变传递耦合 应变感知率 测量精度
1 暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
2 广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
提出一种新型取样布拉格光纤光栅传感器, 用于温度和轴向应变的传感。为了制作该传感器, 利用特种光纤熔接机在单模光纤上制造出单螺旋扭转结构, 然后在单螺旋结构上利用紫外激光侧写和相位掩模板技术刻写布拉格光纤光栅。该取样光栅反射谱具有等间距、窄带宽的特点, 并且可通过调整单螺旋扭转率来自由改变取样周期。通过实验研究了传感器对温度和光纤轴向应变的响应, 结果表明：当单螺旋扭转周期P=504.0 μm(扭转率α=12.47 rad/mm), 布拉格光栅周期Λ=544.6 nm, 器件长度L=5.0 mm时, 温度和轴向应变灵敏度分别为10.12 pm/℃和1.12 pm/με。较同类型取样光栅传感器, 该传感器具有制作简单、灵活性高、稳定性高和成本低的优点, 且在多波长光纤激光器和多通道光谱滤波器等领域展现出应用潜力。
光纤光学 光纤传感器 布拉格光纤光栅 单螺旋扭转 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 090601
西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安 710049
为了实现对齿轮弯曲应力的测量，本文在分析布拉格光纤光栅(FBG)应力传感模型的基础上，提出一种齿轮弯曲应力的光纤动态测试系统设计方案。进而利用耦合模式理论对 FBG的光谱特性进行分析，并确定了用于齿轮弯曲应力测量的光纤光栅探头参数；根据齿轮弯曲应力的分布规律，对光纤探头的布置方式和光纤传输路径进行设计。然后，设计基于 F-P滤波器的光纤光栅解调系统，仿真结果验证了解调系统设计的有效性和合理性。最后，通过理论分析得出，该测量方案具有结构简单，抗电磁干扰，适合于分布式测量等特点。
齿轮弯曲应力 布拉格光纤光栅 动态测量 the bending stress of gear FBG dynamic measurement
1 燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北秦皇岛 066004
提出了一种长周期光纤光栅 (Long Period Fiber Grating，LPFG)-布拉格光纤光栅 (Fiber Bragg Grating，FBG)多波长解调方法。 FBG能够反射 LPFG透射光，FBG中心波长的漂移会引起反射光功率的变化，进而改变光电转换电压，从而实现电压对中心波长的解调。由于 LPFG的带宽很宽，而 FBG的带宽很窄，进而一个 LPFG可以实现对多个 FBG的解调。实验结果表明： FBG的中心波长和光电转换后的电压有良好的对应关系。该解调方法结构简单，测量精度高，能够实现对温度、应力等参数的多点测量。
光纤元件 布拉格光纤光栅 长周期光纤光栅 解调 optical fiber components fiber Bragg grating long period fiber grating demodulation
长江大学 物理与光电工程学院, 湖北 荆州434023
提出并研究了一种线性腔结构的基于SESAM(半导体可饱和吸收镜)的被动调Q光纤光栅掺铒光纤激光器, 该激光器无需采用偏振控制器控制激光偏振态, 简化了调Q激光器的结构。该激光器的中心波长为1 549.975 nm, 阈值功率为143 mW, 斜效率为1.2％。当泵浦功率从149 mW增加到180 mW时, 脉冲重复频率从5.431 kHz增加到9.778 kHz。当泵浦功率为155 mW时, 激光脉冲的能量为5.6 nJ, 重复频率为6.538 kHz, 脉冲宽度为40 μs。
光纤激光器 被动调Q 半导体可饱和吸收镜 布拉格光纤光栅 fiber laser passively Q-switching SESAM Bragg fiber grating
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
提出了一种基于混沌光纤激光器的准分布式布拉格光纤光栅传感系统，将波长可调谐的混沌光纤激光器作为传感光源，全同弱反射布拉格光纤光栅作为传感元件。利用混沌光源具有delta函数的自相关特性，将混沌源的参考光信号与从全同弱反射布拉格光纤光栅反射的光信号经光电探测器进行光电转换，结合相关法对参考光和反射光进行相关运算，根据相关峰的位置对传感器位置进行精确定位。利用混沌激光的可调谐性实现因应力作用而发生变化的全同弱反射光纤光栅的中心波长的解调，从而实现准分布式的传感网络。实验结果表明利用混沌激光可在单路光纤上复用全同弱反射光纤光栅实现传感，并有望实现密集型全同弱反射光纤光栅传感网络。
传感器 布拉格光纤光栅 混沌光纤激光器 可调谐光纤光栅 准分布式
