红外与激光工程
2023, 52(11): 20230137
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
基于受激布里渊散射(SBS)效应的布里渊动态光栅(BDG)自提出以来,一直受到人们的广泛关注。相比于光纤布拉格光栅(FBG),BDG具有快速重构、读写分离、参数可控等优点,已在保偏光纤、单模光纤、少模光纤和光子晶体光纤中实现。同时,不同类型的BDG研究也不断出现,如啁啾BDG、相移BDG、混沌BDG和随机BDG等。简要介绍了BDG的产生原理,并对不同光纤中的BDG、不同类型BDG及BDG在分布式光纤传感、全光信号处理领域的应用进行详细阐述,最后,对BDG的发展趋势进行了总结与展望。
光栅 受激布里渊散射 布里渊动态光栅 光纤传感 全光信号处理 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0700004
1 华北电力大学电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室, 河北 保定 071003
3 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
为了提高光纤横向压强传感器传感系数,降低温度对压强传感的影响,提出一种具有“三明治”结构的光子晶体光纤,并利用有限元法对其布里渊动态光栅传感特性进行数值模拟。研究了不同压强和温度条件下光子晶体光纤双折射频移的变化,分析了光子晶体光纤结构对其传感特性的影响,结果表明:设计的光子晶体光纤具有高传感精度,0~40 ℃下光子晶体光纤慢轴方向上双折射频移的压强传感系数约为692 MHz/MPa,光纤快轴方向上压强传感系数约为-404 MHz/MPa,0~40 MPa下温度系数仅为0.18 MHz/℃;与利用普通保偏光子晶体光纤设计的传感系数为199 MHz/MPa的压强传感系统相比,灵敏度提高了493 MHz/MPa。设计的光子晶体光纤提高了横向压强传感器传感系数且不易受温度的影响,适用于高精度静水压强传感领域。
光纤光学 光子晶体光纤 布里渊动态光栅 光纤传感 横向压强传感
根据动态粒子数光栅形成机理,设计了一种线性双波混频结构的光纤系统。系统中,1490 nm波长分布式反馈(DFB)激光器光源发出的连续激光,通过环形器进入一根3 m长掺铒光纤作为注入光,被与掺铒光纤另一端光学耦合的压电振动镜反射后形成反射光。掺铒光纤中注入光与后向传播的反射光干涉形成驻波场,通过空间烧孔效应沿光纤纵向形成动态粒子数光栅。压电振动镜对反射光波进行相位调制时,环形器反射端口输出的双波混频(TWM)信号可视作输出光波的强度调制。实验中通过此双波混频系统对压电换能器产生的机械振动进行检测,结果表明:光纤双波混频检测系统具有良好的动态响应特性,能够测量50 Hz~10 kHz 的振动信号,采集到的输出信号频率与压电驱动信号频率很好地吻合。
光纤光学 掺铒光纤 动态光栅 双波混频 振动检测
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
在保偏光纤两端同一偏振方向上注入两束泵浦光, 产生受激布里渊散射并激发出相干声波场, 该声波场会对介质折射率进行调制, 即形成布里渊动态光栅。利用该动态光栅可实现温度与应变高精度的分布式测量以及多参量的同时传感, 并具有读写分离、光谱可调等优点。文章从原理上详细介绍了布里渊散射与布里渊动态光栅的产生原理, 并对比分析了布里渊动态光栅在光纤传感方面的优势。针对现阶段布里渊动态光栅在布里渊光相干域与布里渊光时域中的应用进行详细综述, 指出了各自的不足与改进后取得的进展。最后, 对布里渊动态光栅在分布式光纤传感技术中的发展进行了总结与展望。
分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊动态光栅 布里渊光时域分析 布里渊光相干域分析 distributed sensor Brillouin scattering Brillouin dynamic grating Brillouin optical time domain analysis Brillouin optical coherent domain analysis
1 天津理工大学计算机与通信工程学院, 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室, 天津 300384
2 教育部通信器件与技术工程研究中心, 天津 300384
设计了一种基于铌酸锂晶体的电控可调谐波导光栅双波长滤波器。在可同时传输横电波(TE)和横磁波(TM)模式的钛扩散波导上刻写布拉格光栅,能够实现正交偏振的双波长滤波。利用铌酸锂的电光效应改变波导的有效折射率,可以实现两个布拉格波长的快速调谐。对波导光栅滤波性能的分析结果表明,蚀刻光栅在蚀刻坡度小于15°,蚀刻占空比为1/2 时,滤波特性最好,且随着蚀刻深度的增加,光栅的反射率与带宽均增加。通过横向电场对波导光栅进行调谐,双波长滤波器的TE 模式调谐灵敏度达到15.6 pm/V,TM 模式的达到5.5 pm/V。
光通信 光学滤波器 动态光栅 电光效应 铌酸锂 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 072301
天津理工大学 计算机与通信工程学院, 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室, 天津 300384
为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题, 提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器, 以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明: 波长和相位的理论调谐效率分别为15.6 pm/V和0.2π/V, 滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现: 该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大, 光栅长度为10.869 mm, 蚀刻深度大于100 nm时, 可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14 nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.
光学滤波器 光学设计 动态光栅 铌酸锂 电光效应 Optical filters Optical design Dynamic grating Lithium niobate Electro-optic effect
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
在掺铒光纤环形腔内插入未抽运掺铒光纤可形成自组织激光腔。在环形腔多模激光器稳态方程中引入饱和吸收体光栅非线性耦合模方程,建立了全光纤自组织激光腔稳态模型,并得到了边模平坦的单纵模解。仿真分析了激光运行过程中输出耦合器位置、输出比例以及抽运功率等参数对饱和吸收体光栅特性的影响。仿真结果表明,在同等抽运参数与输出比例下,输出耦合器前置式结构较后置式结构中的光栅具有更高的纵模边模抑制比;两种结构下纵模边模抑制比均随输出比例增加而增加,并随抽运功率增加而减小。对前置式结构优化的输出耦合比例取值范围在60%~80%之间。对两种结构激光器的稳定性地图测量证实了仿真结果。
光纤光学 光纤激光器 自组织 动态光栅 跳模