1 上海大学通信与信息工程学院上海市特种光纤与光接入网教育部重点实验室，上海 200444
2 江西师范大学物理与通信电子学院江西省光电子与通信重点实验室，江西 南昌 330022
3 河南师范大学电子与电气工程学院河南省光电传感集成应用重点实验室，河南 新乡 453007
长周期光纤光栅作为一种重要的光无源器件，与所有光纤传感器一样具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、体积小、与光纤系统兼容等优点，在光纤传感与光纤通信领域都有广泛的应用。本文对长周期光纤光栅的模式耦合原理、理论分析方法、光栅制备技术及其在光纤传感与光纤通信领域的主要应用进行了总结分析，其中制备技术主要总结了激光制备技术（包括紫外激光、二氧化碳激光、飞秒激光制备技术）与非激光制备技术（包括电弧放电、机械微弯、包层腐蚀、熔融拉锥、离子注入、超声调制技术），分别介绍了长周期光纤光栅在温度、应变、弯曲、扭转和环境折射率、生化传感等方面的应用，对于光纤通信领域的应用则侧重于全光纤滤波器、模式转换器、起偏器、模式耦合器等方面。本文是按照教程论文的形式撰写的，旨在为相关领域的学生、科研工作者提供一个系统的介绍。
光纤光学 长周期光纤光栅 模式耦合 模式转换 光纤传感器 光纤通信 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0900001
1 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
2 国网江西省电力有限公司信息通信分公司，江西 南昌 330096
光纤磁场传感器具有灵敏度高、体积小、耐腐蚀以及抗电磁干扰等优点，弥补了传统磁场传感器的不足，在**、工业、电网等多个领域发挥着重要作用。使用二氧化碳激光器分别在标准通信单模光纤和光敏光纤上制备了两种类型的长周期光纤光栅（LPFG），将LPFG浸入磁流体中制备磁场传感器。当施加外部磁场时，LPFG的谐振波长会发生偏移。当磁场强度在1.6~25.5 mT范围内变化时，可达到的最大磁场灵敏度为126.5 pm/mT。该传感器在磁场或电场系统中具有潜在的应用。
光栅 长周期光纤光栅 光纤传感 磁流体 磁场传感器 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2305001
1 上海大学 通信与信息工程学院, 上海 200444
2 国网江西省电力有限公司 信息通信分公司, 南昌330000
随着智能电网技术的发展, 电流参数的监测需求日益提升。提出了一种基于磁致伸缩效应的光纤布喇格光栅(FBG)电流传感器, 将FBG全部固定于磁致伸缩材料上, 使其感知通电螺线管所产生的磁场来实现电流传感。监测FBG的波长变化可知, FBG电流传感器在0~5 A电流范围最大实现了0.773 nm的布喇格波长漂移量, 传感灵敏度高达0.184 nm/A。
磁致伸缩效应 光纤电流传感器 光纤布喇格光栅 magnetostrictive effect, fiber current sensor, fib
1 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,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
2 上海华谊新材料有限公司,上海 201507
光纤布拉格光栅（FBG）具有复用能力强、灵敏度高、体积小、耐腐蚀等优点,广泛应用于多种工程监测中。使用193 nm准分子激光器在标准通信单模光纤（康宁,SMF-28）上制备了高反射率FBG阵列,并对其进行了约两个月的长期退火实验研究;设计了一种光纤高温传感系统,可在400 ℃以下对环境的温度进行准分布式测量,测温误差小于0.2 ℃。
光纤光学 光纤布拉格光栅 准分布式测温 高温传感 光纤传感器 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0106001
上海大学 通信与信息工程学院 特种光纤与光接入网实验室, 上海 200444
光纤通信技术占据了目前通信传输的主要地位, 但基于波分复用技术的单模光纤通信系统目前则面临着严重的信道容量危机, 因此基于多模/少模光纤的模分复用技术逐渐得到了人们的重视。模式转换器是模分复用技术中的重要器件之一, 而长周期光纤光栅是一种很好的全光纤模式转换器。在利用长周期光纤光栅完成LP01到LP11模式转换的基础上, 这种新型的模式转换器利用多模光纤消除了模式间干涉, 从而使模式转换的模式纯度更高、稳定性更好, 在模式转换效率达到99.5%的同时还可以保证几乎没有模式间干涉现象的产生。同时, 这种模式转换器的多种传感特性也良好, 其对拉力有着很好的线性灵敏性, 可以达到2.83 nm/N和5.66 dB/N, 因此此结构在未来的模分复用及传感领域会有重要的作用。
模式转换 模分复用 长周期光纤光栅 少模光纤 mode converter mode division multiplexing long period fiber grating few mode fiber 红外与激光工程
2018, 47(12): 1222001
Author Affiliations
Abstract
Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
A few-mode erbium-doped fiber (FM-EDF) is fabricated using modified chemical vapor deposition in combination with liquid solution. The core and cladding diameters of the fiber are approximately 19.44 and 124.12 μm, respectively. The refractive index difference is 0.98%, numerical aperture (NA) is 0.17, and normalized cut-off frequency at 1550 nm is 6.81. Therefore, it is a five-mode fiber, and can be used as a higher-order mode gain medium. Furthermore, a long period fiber grating (LPFG) is fabricated, which can convert LP01 mode to LP11 mode, and its conversion efficiency is up to 99%. The first-order orbital angular momentum (OAM) is also generated by combining the LPFG and polarization controller (PC). Then, an all-fiber amplification system based on the FM-EDF and LPFG, for LP11 mode and first-order OAM beams, is built up. Its on-off gain of the LP11 mode beam is 37.2 dB at 1521.2 nm. The variation, whose transverse mode field intensity of first-order OAM is increased with the increase of pumping power, is obvious. These show that both the LP11 mode and first-order OAM beams are amplified in the all-fiber amplification system. This is a novel all-fiber amplification scheme, which can be used in the optical communication fields.
060.2320 Fiber optics amplifiers and oscillators 060.2410 Fibers, erbium Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 100604
Author Affiliations
Abstract
Key Lab of Specialty Fiber Optics and Optical Access Network, School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China
We experimentally demonstrate the simultaneous generation of tunable multi-wavelength picosecond laser pulses using a self-seeding configuration that consists of a gain-switched Fabry-Perot laser diode (FPLD) with an external cavity formed by a tilted multimode fiber Bragg grating. Dual- and triple-wavelength pulses are obtained and tuned in a flexible manner by changing the temperature of the FPLD. The side mode suppression ratio larger than 25 dB is achieved at different dual- and triple-wavelengths and the typical pulsewidth of the output pulses is ?70 ps. In the experiment, the wavelength separation can be narrowed to 0.57 nm.
自注入 倾斜多模光纤光栅 多波长激光器 短脉冲 140.3520 Lasers, injection-locked 060.3735 Fiber Bragg gratings 140.3538 Lasers, pulsed 140.3600 Lasers, tunable Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041403
对光纤光栅传感器的光栅调谐滤波检测系统进行了理论和实验研究,给出了波长测量分辨率的理论表达式,理论计算的系统最佳波长分辨率为0.8pm;基于高性能的光电测量系统,实验测得的波长分辨率可达2pm,应变分辨率可达1.7με。
光纤光栅 检测 调谐 分辨率
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 香港城市大学电子工程系, 香港
采用光纤光栅悬臂梁线性调谐技术, 提出了利用调谐滤波技术对光纤光栅复用传感信号进行检测的方案, 在分析其基本工作原理的基础上, 实验研究了其波分复用传感特性, 传感测量的结果与光谱分析仪直接测量的结果基本一致。 传感器的波长分辨率主要取决于系统的最小可探测光功率, 由于采用了高灵敏度的光电测量系统, 传感测量的波长分辨率可达0.005 nm, 应变分辨率可达5.7×10-6。
光纤光栅 复用传感 可调谐滤波器
提出一种新型的掺铒光纤环形激光器, 利用全光纤马赫-曾德尔干涉仪选频, 并将掺铒光纤浸在液氮中冷却, 得到了稳定的7个波长的激光输出, 波长间隔为0.65 nm。
光纤环形激光器 掺铒光纤 冷却 多波长。
