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
光纤光栅（FBG）在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用，既可以作为谐振腔腔镜，又可以抑制受激拉曼散射（SRS）效应。使用飞秒激光在芯径为30 μm的大模场双包层光纤（LMA-DCF）上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG），利用FBG对搭建了全光纤振荡器，并使用CTFBG抑制了SRS，实现了9 kW激光功率输出，斜率效率为83.4%。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。
光纤光学 飞秒激光 光纤振荡器 高功率激光器 受激拉曼散射 光纤光栅
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
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG）是高功率光纤激光中抑制受激拉曼散射（SRS）的核心器件，极具应用价值与研究前景。然而，传统紫外激光制备的CTFBG难以承受较高功率，限制了其发展与应用。本文基于飞秒激光的相位掩模板法在20/400 μm大模场双包层光纤中分别刻写了光纤布拉格光栅（FBG）对与CTFBG。使用FBG对搭建了高功率光纤振荡器，并将CTFBG置于振荡器的谐振腔内抑制SRS。结果表明，CTFBG最大承受功率为2.8 kW，最大拉曼抑制比为~13 dB，插损小于2%，功率温升系数为7.8 ℃/kW。本文验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力，将进一步推动高功率光纤激光技术的发展。
飞秒激光 光纤激光器 受激拉曼散射 光纤光栅 啁啾倾斜光纤光栅 光学学报
2023, 43(17): 1714007
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
啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中拉曼光滤除的重要器件。采用飞秒激光级联刻写的方式，在大模场面积双包层光纤（LMA-DCF）中制备了一个带宽约为15.2 nm、滤除深度大于20 dB的CTFBG，将其置于1080 nm高功率光纤激光长距离传输系统的输出端，实现了光谱无拉曼输出，明显提高了输出激光纯度，插入损耗约为0.3 dB，光束质量无明显变化。所提出的利用飞秒激光制备宽带CTFBG的方法可有效滤除光谱中的拉曼光，对CTFBG的研制与应用有重要意义。
光栅 飞秒激光 高功率激光器 受激拉曼散射 光纤光栅 啁啾倾斜光纤光栅 光学学报
2023, 43(10): 1036001
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
1 苏州科技大学土木工程学院，江苏 苏州 215011
2 山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013
3 苏州南智传感科技有限公司，江苏 苏州 215123
利用弱光栅应变监测原理，研究了两种不同封装方式的弱光栅传感器对钢梁的应变监测效果，并将其应用于海上钢管桩的变形监测。结果表明，弱光栅应变监测结果与分布式光纤结果以及理论计算结果都具有较高的一致性；推算的钢梁挠度与千分表测实值以及理论值误差在10%以内。海上钢管桩水平静载荷试验结果表明，桩身变形主要在海平面以下60 m的范围内，钢管桩挠度随着荷载的增加而增加，随着桩深的增加而减小，在50 m埋深后，钢管桩几乎不再受水平推力的影响；监测所得挠度与实际挠度平均误差为16 mm。通过室内模型及实际工程应用证明了弱光栅在钢结构监测中的可行性及准确性，并为同类项目提供了一定的技术支持。
光栅 海上钢管桩 钢结构 弱反射布拉格光栅 应变 挠度 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1105001
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
3 中国科学技术大学信息科学技术学院, 安徽 合肥 230026
4 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
提出基于双光束二氧化碳(CO2)激光的加热方法,设计并搭建了微锥型结构的长周期光纤光栅制备系统。该系统通过精确控制CO2激光功率、加热时间、光斑大小等实现均匀加热和光纤软化,通过高精度的步进电机控制光纤微型拉锥长度和拉锥比,以产生周期性的物理形变,制备出高精度(消光比>30 dB,插入损耗<1 dB)、光谱不退化的微锥型长周期光纤光栅(MT-LPFGs)。基于级联MT-LPFGs实现了宽带全光纤滤波器。实验结果表明,设计的双级联MT-LPFGs在30 dB消光比下实现了15 nm的宽带滤波,与单个光栅相比,其滤波带宽增加7.5倍;三级联MT-LPFGs在-25 dB带阻深度下能够实现25.2 nm的宽带滤波,该滤波带宽为单个光栅的12.6倍。最后,通过弯曲实验证明了级联光栅滤波器的弯曲容限为1.183 m -1。该滤波器具有精度高、制备简单、光谱不退化等优点,在宽带滤波方面有着重要应用。
光纤光学 长周期光纤光栅 二氧化碳激光加热 光纤微加工 宽带滤波 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190605
东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
基于四层光纤模型, 采用数值模拟方法, 研究了镀膜长周期光纤光栅的膜层折射率及厚度等参数对其传输谱特性的影响。结果表明, 随膜厚增加, 各包层模式有效折射率增大, 谐振波长向短波区漂移。当膜厚达到一定数值后, 有效折射率及谐振波长急剧变化, 长周期光纤光栅频谱出现模式转换现象, 模式跳变转折点对应最优薄膜厚度, 不同薄膜介质对应不同的最优膜厚, 研究对提高长周期光纤光栅传感器的敏感度具有重要的指导意义。
镀膜长周期光纤光栅 有效折射率 谐振波长 最优膜厚 coated long period fiber gratings effective refractive index resonant wavelength optimum overlay thickness
