为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性, 以降低材料成本和传输损耗, 基于相位掩模板法, 在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG), 并进行了实验验证。建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程, 分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响; 采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FBG反射率和3dB带宽的影响, 为WFBG刻制提供理论依据。采用248nm紫外准分子激光器在常规单模光纤上刻制WFBG, 分析相位掩模板长度、曝光能量、曝光频率, 曝光次数对WFBG中心波长、反射率和3dB带宽的影响, 制备出反射率和3dB带宽分别约为0.0016, 0.10nm和0.00006, 0.34nm两种窄宽的WFBG。结果表明, 基于相位掩模板法由紫外准分子激光对常规单模光纤多脉冲曝光, 能够稳定刻制WFBG。该研究对WFBG制备的材料选型提供了参考。
光纤光学 弱反射光纤布喇格光栅 相位掩模板 单模光纤 衍射光场 fiber optics weak fiber Bragg grating phase mask single-mode fiber diffraction field
为了通过遮挡法实现不同耦合系数π相移光纤光栅制作, 分析了刻制过程中的相移形成原理, 提出通过调整遮挡区长度和π相移周期次数控制π相移光纤光栅耦合系数的方法.采用传输矩阵法对刻制相移光纤光栅过程中的透射谱变化进行仿真计算, 分析了不同光栅条纹可见度下遮挡区长度对相移光纤光栅透射谱的影响.基于不同遮挡区长度进行了相移光纤光栅制作实验, 结果表明：通过调整遮挡区长度和π相移出现次数能够实现对相移光纤光栅耦合系数的有效控制.
相移光纤光栅 耦合系数 遮挡法 分布反馈式光纤激光器 相位掩模板 Phase-shifted fiber grating Coupling coefficient Shielded method Distributed feedback fiber laser Phase mask
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
理论分析了紫外准分子激光相位掩模法刻写光纤布拉格光栅时相位掩模板干涉场的形式以及对比度特征,并结合干涉光场对比度与光纤光栅折射率调制度的关系,通过实验证明了随着光纤与相位掩模板距离的增加,相位掩模板形成的干涉光场对比度会越来越低,这种对比度的降低导致了光纤布拉格光栅损耗的增加。进一步的分析显示:非±1级衍射能量的增加、紫外光束斜入射角度增加、紫外激光时空相干性的恶化等因素也会导致干涉场对比度降低,因此实验上要尽量避免这些不利因素的影响。该研究结果对高功率FBG刻写装置的光源、相位掩模板的选择以及光路调试等具有重要的指导意义。
光纤光学 光纤布拉格光栅 相位掩模板 干涉光场
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种在线同步监测光纤布拉格光栅(FBG)损耗与折射率增长的方法,深入分析FBG的损耗特性在刻写时的演变过程,实验结果显示FBG的损耗系数α随耦合系数κ线性增长。为了优化FBG的损耗性能,采用损耗-耦合斜率系数α/κ衡量FBG损耗特性,结果表明:增加光纤与相位掩模板距离和使用0级衍射光衍射效率更强的相位掩模板均会使FBG的损耗-耦合斜率系数更大,这可能是与耦合系数无关的背景折射率增加所致;而且相比于载氢,采用载氘增敏方式可使FBG在1550 nm附近的损耗-耦合斜率系数下降50%以上。
光纤光学 光纤光栅 损耗测量 相位掩模板 光纤增敏
1 山东省科学院激光研究所山东省光纤传感技术重点实验室, 山东 济南 250014
2 胜利油田新胜石油物探技术服务有限责任公司, 山东 东营 257000
提出了一种利用均匀相位掩模板制作啁啾光纤光栅(FBG)的方法。在对光纤的扫描曝光过程中, 相位掩模板沿长度方向周期性抖动, 且抖动幅度随光栅扫描长度的变化而变化, 使FBG的相位随着掩模板位置的变化而变化, 实现了FBG周期的线性调制, 从而得到线性啁啾FBG。掩模板抖动振幅的变化规律决定了FBG的啁啾系数。设计了3种不同的相位掩模板抖动函数, 实验制作了不同啁啾量的FBG。
光纤光学 啁啾光纤光栅 相位掩模板 抖动 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 020603
1 山东省科学院激光研究所山东省光纤传感技术重点实验室, 山东 济南 250014
2 新南威尔士大学电子工程与通信学院, 澳大利亚 悉尼 2052
介绍了在相位掩模板法制作光纤光栅的过程中，通过测量和调节光纤在拉直状态下所承受的拉力，从而精确控制光栅布拉格波长的光纤光栅制作方法。利用此方法，可使光纤光栅的波长制作误差控制在±0.05 nm以内，并利用一定周期的相位掩模板制作5 nm波长范围内的任意波长的光纤光栅，极大地提高了相位掩模板法制作技术的效率和灵活性。同时，提出了利用扫描曝光技术，在光纤光栅刻写过程中持续改变光纤拉力，制作啁啾光纤光栅的新方法。
光栅 相位掩模板 光栅布拉格波长 拉力 啁啾光纤光栅
1 哈尔滨工业大学 空间光学工程研究中心，黑龙江 哈尔滨150001
2 哈尔滨工程大学 理学院，黑龙江 哈尔滨150001
分析了基于波前编码技术的无热化光学系统中相位掩模板的自身热效应，得到了不同温度下光瞳处相位板相位函数的变化.分析了由相位板热效应引起的波前编码系统成像特性的变化.通过数值及图像仿真证明了相位板热效应对波前编码无热化光学系统性能产生的影响.结果表明，相位板热效应对系统MTF(调制传递函数)的离焦不变特性和编码图像的可复原性产生严重的影响.
波前编码 无热化 热效应 相位掩模板 wavefront coding athermalization thermal effect phase mask
1 吉林大学 a.集成光电子学 国家重点联合实验室吉林大学实验区
2 b.电子科学与工程学院，长春 130012
采用相位掩模板扫描法，在单模光敏光纤中制备了中心波长为1 541.86 nm，菲波纳契序数为0~9的准周期超结构光栅.通过模拟引入相移过程中纤芯折射率的改变对制作参量进行了优化.传输矩阵分析与实验结果均表明，该超结构光纤光栅的透射谱呈现分形结构,在中心波长附近有六循环和自相似特性.所制备超结构光栅可作为C波段分形结构滤波器件在光通信和全光集成领域得到应用.
导波光学 超结构布拉格光纤光栅 相位掩模板 菲波纳契序列 传输矩阵 Guided wave optics Superstructure fiber Bragg grating Phase mask Fibonacci sequence Transfer matrix
1 湖北师范学院 生化分析技术湖北省重点实验室,湖北 黄石 435002
2 香港理工大学电机系, 香港九龙
介绍了利用飞秒激光器刻写光纤布拉格光栅的三种基本方法：全息干涉法、相位掩模板法、直接逐点刻写法。讨论了飞秒激光制作光纤布拉格光栅的主要作用机制。详细论述了这三种方法的特点、规律及最新研究进展，并总结了飞秒激光制作的光纤布拉格光栅呈现出来的独特性质。
飞秒激光 光纤布拉格光栅 相位掩模板法 直接逐点刻蚀法
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
理论上分析并从实验上验证了一种利用均匀相位掩模板写入啁啾光纤光栅的方法:将光纤弯曲,由于光纤离掩模板的距离不同从而使光纤光栅的周期轴向渐变,由此产生啁啾。分析了这种啁啾光纤光栅的谱特性和时延特性,同时也分析了由于光纤离掩模板的距离不同而引起的折射率调制变化给光纤光栅特性带来的影响。设计了一种石英曲面,利用其使光纤按照弯曲函数进行弯曲,然后进行紫外曝光制成了线性的啁啾光纤光栅。实验中制作的啁啾光纤光栅色散值为-1102 ps/nm,纹波为17ps。通过改变弯曲函数就可以实现利用一块均匀相位掩模板制作不同啁啾量的啁啾光纤光栅的目的,降低了啁啾光纤光栅的制作成本。
光纤光学 啁啾光纤光栅 线性啁啾 色散 均匀相位掩模板 紫外曝光
