长周期光纤光栅模式与耦合系数的研究
长周期光纤光栅理论研究进展
摘 要 ：以光 纤 三层 模 型 为 基 础 ， 细 介 绍 了长 周 期 光 纤光 详 栅理 论 最 新 研 究 动态 ， 出 了对 正 弦 和 矩 形 两 种 折 射 率 调 制 给
１９ ９ ５年 ， ｎ ｓｒ ａ Ｖｅ ｇ ａｋ ｒ利 用 长 周 期 光 纤 光 栅
（ ｏ ｇＰ ｒ ｄＦｂ ｒＧｒｔ ｇ ： Ｐ Ｇｓ 解 决 了 带 阻 Ｌ ｎ ｅｉ ｉｅ ａｉ ｓ Ｌ Ｆ ） ｏ ｎ
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第 １ ４卷
第 ４期
北 京 印 刷 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎ ｎ ｔｔｔ ｆＧｒ ｐ ｉ Ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｏ ｒ ａ ｏ ｊ ｇＩ ｓｉｕｅｏ ａ ｈｃ ｏ Ｂｅ ｉ ｎｃ ｔ ｏ
２０ ０ ６年 ８月
Ａ ｕｇ ２ ０６ ． ０
Ｖｏ． Ｎｏ １ １４ ．４
长 周 期 光 纤 光 栅 理 Байду номын сангаас 研 究 进 展
张 国 生 ，王 政 平 ，王 成 ，马 仁 德
（．哈 尔滨 Ｔ程 大 学 理 学 院 ，哈 尔 滨 １ ００ ；２ １ ５ ０ １ ．北 京 印 刷 学 院 ，北 京 １２ ０ ） ０ ６０
收 稿 日期 ：２ ０ — ４２ ０ ６ ０ —４
前有 两种方 法来 解决这 一 问题 ： 一是 由 Ｇ ｕ ｓ ｙ等 ｒ ｂｋ
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第 ４期
张 国生 ， 王政 平 ， 王
成 ， 仁 德 ： 周 期 光纤 光栅 理 论 研 究 进 展 马 长
５ ３
型 的长 周 期 光 纤 光 栅 的 性 能 及 其 在 均 匀 和 非 均 匀 两 种 情 况 下 其传 输 谱 的 各 种最 新 求 解 过 程 及 方 法 ； 求 解 包 层 模 色散 在 方 程 得 到各 阶包 层模 式 的传 播 常 数 的基 础 上 ， 均 匀 折 射 率 对 调 制 型 光栅 的耦 合 系 数 、 振 波 长 透 射 系数 和 透 射谱 带 宽 的 谐
长周期光纤光栅折射率传感的研究概况
不断积累经验 。 对其进行补充和完善。 （ 作者单位： 门市 电信 分公 司） 厦
查： 在不同媒体上公布不同咨询号码 或有奖调查热
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明 Ｐ Ｌ Ｇ对于温度的调协范围约为 Ｆ Ｇ的 ７ ． Ｂ 倍 而 对于外界折射率变化时的谐振峰 中心波长移动量 也明显高于布喇格光栅。由光纤场分布形式可知 ． 光纤 对 于包层 模 的束 缚性 较 芯模 为 弱 ． 阶模 的束 高
访 问 、 截 访 问 、 户 访 问 、 函调 查 ）实 验 室 测 拦 入 回 、
试、 组合测试等多种 ； 我们可以通过与市场调查公 司长期合作 。 开展全年持续的广告效果调查 ， 包括 事前调查以有效选择广告案 、 事中调查以及时调整 广告发布的计划 、事后调查以总结经验评估效果 ； 也可通过多种与客户互动的渠道开展市场调查。 例
Ｌ Ｇ的周期通常为几十到几百微米 。 Ｐ 主要特性是将 导波中某频段 的光耦合到光纤包层 中损耗掉 ， 是一 种透射型光纤器件。 Ｐ Ｌ Ｇ对于温度 、 应力、 外界折射
率等 参 数 的 变化 都 有很 高 的响 应灵 敏 度 。研究 表
想和品牌态度。 因此品牌效果主要从这三方面来评 估。 品牌意识方面 ， 主要包括到达率和品牌知名度 、 品牌识别率等指标 。品牌联想方面 。 主要包括品牌 形象评价和品牌理解力等指标 。品牌态度方面 ， 主 要包括美誉度 、 偏好度 、 忠诚度 、 渗透率等指标。这 些指标 一般 具 有动 态 分 析 和静 态 分 析 两个 方 面 的
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长周期光纤光栅
折射 率传感 的研究
李杰 由光栅 周 期 的不 同 ． 纤 光栅 可 分为 布喇格 光 光 纤光栅 （Ｂ 和长 周 期光 纤光 栅 （Ｐ 。 Ｂ 的周 Ｆ Ｇ） Ｌ Ｇ） Ｆ Ｇ 期约 为几 百纳 米 ． 主要特 性 是将 某 一频 段 的光 反射 回去 。形 成 以谐振 波长 为 中心 的 窄带 光学 滤波 器 ，
光纤光栅模耦合理论
单模均匀光纤光栅反射谱公式： 光纤光栅布喇格反射公式
光纤光栅耦合模理论
光纤光栅区域的光场满足模式耦合模方程：
dAin0 dz dAin0 dz K n0 m0 Aim0 exp[ j ( n0 m0 ) z ] K n0 m0 Aim0 exp[ j ( n0 m0 ) z ]
t Emt H mt H mz 考虑 j m H mt j0 z 是m模式的播常 H mt 2 m H m t H mz z j 0 n0 Em m zt t z
t (
A z 、B z 分别为光纤光栅区域中的前向波、后向波； k z 为耦合系数；q z 与光栅周期和传播常数 有关。
利用此方程和光纤光栅的折射率分布、结构参量及边界条件， 并借助数值算法，可以求出光纤光栅的光谱特性。
i t i 0 m i m mt i H t bi ' m H mt i ' 0 m
i i 2 t [ t (aim Emt )] z (bim H mt ) j 0 n aim Emt j0 z i0 m i0 m i0 m i
i i 2 t [ t (aim Emt )] z (bim H mt ) j 0 n aim Emt j0 z i0 m i0 m i0 m i
dbim )( z H mt ) j 0 (n 2 n0 2 )aim Emt ] 0 dz i 0 m i daim bim 1 1 {[( jb )( z E ) [( )( H i m m mt t t mt )]} 0 2 2 dz j n n i 0 m 0 0
光纤耦合器的理论_设计及进展_林锦海
纤耦合器 , 可实现两根光纤之间的单路耦合和定向 传输 , 这 种熔融 方法为 光纤 耦合器 的研 制指 明了 方向 。
(2)光纤系统集成化基元 ———星型耦合器 1974 年 , Hudson 和 T hiel[ 7] 提出了星型耦合器 的思想 , 并设计出如图 1 所示的第一个星型光纤耦 合器 。 与传统的 T 形耦合器相比 , 这种多端口的光 纤星型耦合器具有损耗更低 、方向性更好 、稳定性更 高 、各端口等效等诸多优点 。 星型耦合器的出现为 光纤通信系统和光纤传感系统向着集成化 、小型化 发展提供了技术保障 。
图 6 抛磨型单模光纤耦合器 (a)光纤抛磨横截面示意图 ;(b)单模光纤耦合器
计方法迅速被人们广泛采用 , 并将光纤耦合器的发 展推向一个新阶段 。
图 7 熔融双锥形耦合器
(2)抛磨法的成熟 ———抛磨型多模光纤耦合器 1978 , T sujim ot o 等人[ 14] 先将两根多模光 纤分
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ห้องสมุดไป่ตู้
物 理 学 进 展
第 30 卷
换 。S nyder 和 Wijngaard 出色的理论工作 , 为光纤 耦合器的设计及光纤耦合器功率转换分析提供了可 靠的理论依据 。
1.2 早期阶段
(1)光纤耦合器雏形 ———光纤连接器 1971 年 , Bisbee[ 5] 率先采用熔接的方法实现了 多模光纤之间的焊接 。翌年 , D yo t t[ 6] 等人采用类似 的熔接技术实现了单模光纤之间的焊接 , 所进行的 拉锥试验也获得了一定进展 。 Bisbee 和 Dy ot t 等人采用熔融方法所设计的光
林锦海等 :光纤耦合器的 理论 、设计及进展
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法移除单模光纤的部分包层 , 制成如图 6 所示的抛 磨型单模光纤耦合器 。 M cM ahon 和 H su 等人提出 的机械抛磨方法 , 为光纤耦合器的研制开辟了另一 条途径 。
光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇
光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究1光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究随着通信技术的不断发展，人们对高速、宽带、低衰减的光纤通信系统的需求越来越强烈。
在新型光纤通信系统中，光纤布拉格光栅逐渐成为一种广泛应用的光纤分布式传感技术。
本文将分析光纤布拉格光栅的传输特性，并通过实验验证分析结果的准确性。
光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的光学衍射现象的光学器件。
在光纤中加入一定周期的光折射率折变结构，就能形成光纤布拉格光栅。
在光纤中传输的光波，经过布拉格光栅时，会出现衍射现象，产生反射、透射和反向散射，这些效应是产生传输特性的基础。
光纤布拉格光栅的传输特性主要表现在其反射光频谱和传输带宽两个方面。
反射光频谱是指光波经过光纤布拉格光栅后，由栅中反射的光波在谱域的表现。
反射光频谱可以通过反射率、衰减率、相位等参数来描述。
光纤布拉格光栅的反射带宽会随着栅体的折射率调制以及周期变化而发生变化。
而传输带宽则是指光波通过光纤布拉格光栅后的传输性能表现，其传输性能主要由栅体的反射率和传播损耗来决定。
传统的光纤布拉格光栅的制备方法主要有激光干涉、可调光束、干涉光阴影和相位掩膜等方法。
一般情况下，涉及到光纤布拉格光栅的应用，需要随时监测栅体的传输特性。
为了准确地监测光纤布拉格光栅的传输特性，通常采用光谱光学方法来进行反射光频谱的测量。
根据光谱光学方法，可以直接测量出光纤布拉格光栅的反射率和反射带宽，同时还能进一步计算出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
为了验证理论分析的正确性，本文进行了一系列光纤布拉格光栅的实验研究。
实验采用了对光纤布拉格光栅进行反射光频谱的测量，并通过计算反射光频谱的反射率和反射带宽，得出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。
实验结果表明，本文理论分析的光纤布拉格光栅传输特性是可靠的，能够为光纤布拉格光栅在光纤通信系统中的应用提供有效的理论基础。
长周期光纤光栅谐振波长及耦合系数的研究
第２ ２卷第 ５ 期 ２０ ０ ７年 ｌ ０月
光 电 技 术 应 用
ＥＩ ＣＴＲｏ —ＯＰ Ｃ ＥＣ － Ｃ ＯＧＹ ＡＰ Ｅ Ｔｌ Ｔ ［ ＯＬ ｆ ＰＬＩ Ａ Ｔ ＯＮ Ｃ Ｉ
Ｖ １２ Ｎｏ ５ ｏ． ２， ． Ｏｃｏ ｅ ． ０ ７ ｔｂｒ ２ ｏ
摘
要： 运用 Ｍａａ ７０软件进行建模 ， ｔｂ ． ｌ 研究发现 ， 当光栅周期确定后 ， 波长 改变时高次 包层模 与导模 耦合 的谐振 波长处 于长
波长处 ， 而低次包层模式 与导模耦 合的谐振波长处于短 波长处 ； 光纤 参数 的变化 对耦合 系数 的影响程 度不 同 ， 合系数对 纤 耦
长周 期光纤 光栅 这种 新颖 的光 纤 器件不 仅 在通 信 领 域 ， 且 在 传 感 领 域 都 有 着 潜 在 的 应 用 价 而 值ｌ． １ 根据 模 式 耦 合 理 论 ， Ｊ 长周 期 光 纤 光 栅 可 以把 芯 区传 输 的导模 能量 耦合 到包 层 中从 而造成 与 波长
芯半径的变化更敏感 ， 特别是纤 芯半径 变小时 ， 奇次耦合 系数的最大值所对应 的模式次 数 向相反方 向漂移 ． 由此可 见 ， 光纤 参 数 的变化对谐振波长和耦合系数会产生一定 的影 响 ， 而这些影 响会进一 步引起透射谱损耗峰 的漂移和分裂 ．
关键词 ： 长周期 光纤 光栅 ； 谐振波长 ； 合系数 ； 耦 模式 次数
中 图分 类号 ：Ｎ ５ Ｔ １ 文 ＿ 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｓ ｎａ ａ ｅ ｅ ｇ ｈ ａ ｄ Ｃｏ ｐｌ ｄ Ｃｏ ｆ ｃ ｅ ａ ｅ ｔ ｄ ｎ Ｒｅ ｏ ｎｔＷ ｖ ｌ ｎ ｔ ｎ ｕ ｅ － ｅ ｆ ｉ ｎｔｂ ｓ ｉ ｄ
ｏ ｎ ｒ ｏ ｂ ｒ Ｇｒ ｔｎ ｎ Ｌｏ ｇ Ｐｅ ｉ ｄ Ｆｉ ｅ ａ ｉ ｇ
光钎通信器件 第四章 光纤光栅原理及应用
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知识点回顾
光纤光栅：
用特定波长的激光以特定方式照射光纤，导致光 纤内部的折射率沿轴向形成周期性或非周期性的空间 分布，形成光栅结构，并且能精确控制谐振波长。
光纤光栅的的主要制作方法：
1. 纵向驻波写入技术(内部写入技术)
2. 横向全息写入技术 3. 相位掩模写入技术 4. 逐点曝光写入技术 5. 振幅掩模写入技术
1. 电磁调谐
将光纤光栅固定在磁致伸缩棒上，连同该磁致 伸缩棒置于均匀磁场中，磁致伸缩棒将磁力转化为 应力作用于光栅上，从而完成光纤光栅波长的连续 均匀调谐。103mT的磁场产生1.1nm的漂移量。
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光纤通信器件
光纤光栅工作原理
如何产生光纤光栅波长的非均匀调谐，即调谐 后为啁啾光纤光栅？
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光纤通信器件
光纤光栅的封装工艺与技术
二、掺杂光纤的光敏性
1. 掺杂光纤光敏性机理
➢掺杂物质与SiO2混合时形成的结构缺陷 ➢外界光场作用下通过单光子或双光子吸收过程使错位键破裂 形成色心
➢标准光纤：GeO2 ➢其它掺杂：Erbium（铒）, Europium（铕）, Cerium（铈） 2. 影响光纤光敏性的因素
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光纤通信器件
光纤光栅工作原理
2. 热调谐法 热调谐法是基于折射率与温度的依赖关系，实
验证明：光纤布拉格光栅波长的温度灵敏度为0.011 nm/oC（或者0.015nm/oC ）。热调谐的方法可以使 光纤光栅波长的调谐量达到30nm，但是调谐温度不 易控制，容易受应力的交叉影响，而且热传递速度 缓慢决定调谐过程缓慢，以至于适用价值不是很大。
毕设论文--CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试-李敬
CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试李敬燕山大学里仁学院2014年6月本科毕业设计（论文）CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试学院：里仁学院专业：电子科学与技术学生姓名：李敬学号：101308061221指导教师：齐跃峰答辩日期：2014年6月21日燕山大学毕业设计(论文)任务书摘要摘要长周期光纤光栅是光栅周期为几十到几百微米的光纤光栅，耦合发生在同向传输模式之间，它的特性是将导波中某频段的光耦合到包层中损耗掉而让其他频段的光通过，属于透射型带阻滤波器。
长周期光纤光栅具有插入损耗小，背向反射低，稳定性高，不受电磁干扰，全兼容于光纤，传感特性好以及制作成本较低等优点，在光纤光栅传感领域有着非常广泛的应用。
其制备方法主要有紫外曝光法，机械感生写入法和CO2激光脉冲写入法，其中CO2激光脉冲写入法以其的灵活方便的优势得到了大家的广泛关注。
本文主要对CO2激光脉冲写入法进行研究，分析其成栅机理，探索CO2激光脉冲法制备光纤光栅理论基础——耦合模理论，分析实验中打标速度，扫描次数，扫描周期对光栅制备的影响，在常规单模通信光纤上制备长周期光纤光栅，并分析其温度、应变、折射率传感特性。
关键词长周期光纤光栅；CO2激光器；传感特性测试；耦合模理论燕山大学里仁学院毕业设计（论文）Long period fiber grating is grating period for dozens to hundreds of micron fiber Bragg grating, coupling occurs between synthetic transmission mode, the feature is at certain frequencies of guided wave optical coupling to the cladding loss away through other frequencies of light, belongs to the transmission type band-stop filter.Long period fiber grating has low insertion loss, low back reflection, high stability, is not subject to electromagnetic interference, fully compatible with optical fiber, sensing properties and low production cost, has very extensive application in the field of fiber Bragg grating sensor. Its preparation methods mainly include ultraviolet exposure method and CO2laser pulse write method, in which CO2 laser pulse writing method with the advantages of flexible and convenient to get everyone's attention.CO2 laser pulse write method this paper researched and analyzed its gate mechanism, explore the CO2laser pulses of fiber Bragg grating theory, prepared by the coupled mode theory, the analysis of the experiment, marking speed, scanning frequency, the influence of the preparation of raster scan cycle, on the conventional single mode fiber was prepared by long period fiber grating, and analyzes the temperature, strain, refractive index sensing properties.Key words Long period fiber grating;CO2laser; testing long period fiber grating characteristic; the mode coupling theory目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 长周期光纤光栅 (1)1.2 长周期光纤光栅的制备方法 (2)1.2.1 紫外曝光法 (2)1.2.2 CO2激光脉冲法 (3)1.2.3 机械压力法 (4)1.3 长周期光纤光栅制备方法的研究现状 (4)1.4 本课题意义及主要研究内容 (5)第2章CO2激光脉冲法长周期光纤光栅成栅机理 (7)2.1 引言 (7)2.2 CO2激光成栅机理 (7)2.2.1 残余应力的释放 (8)2.2.2 密度的变化 (8)2.2.3 掺杂剂热扩散 (9)2.2.4 熔融变形 (10)2.3 氢载对CO2激光写入法的影响 (11)2.4 本章小结 (12)第3章长周期光纤光栅的耦合模理论 (14)3.1 自耦合和交叉耦合率 (14)3.2 谐振波长和带宽 (17)3.3 本章小结 (18)第4章CO2激光制备长周期光纤光栅实验 (20)4.1 CO2激光制备长周期光纤光栅 (20)4.2 CO2激光制作长周期光纤光栅的实验装置 (20)4.3 影响长周期光纤光栅特性因素的分析 (23)4.3.1 打标速度对刻栅的影响 (23)4.3.2 扫描次数对刻栅的影响 (25)4.3.3 扫描周期对刻栅的影响 (26)4.4 长周期光纤光栅的传感特性测试 (27)4.4.1 温度传感特性 (27)4.4.2 应力传感特性 (29)4.4.3 折射率传感特性 (32)4.5 本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)附录1 开题报告 (39)附录2 文献综述 (45)附录3 中期报告 (47)附录4 文献翻译 (49)第1章绪论第1章绪论随着现代社会的进步以及科学技术的飞速发展，信息及信息的传递在现代社会中的重要性已经不言而喻了。
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长周期光纤光栅模式与耦合系数的研究
作者：谢中冯双磊周艳明李科马扬昭
来源：《湖南大学学报·自然科学版》2012年第06期
摘要：从耦合模理论出发，采用三层介质光纤模型，用数值计算的方法分析了长周期光纤光栅纤芯模和包层模的有效折射率，一阶低次包层模的耦合系数随波长以及阶次的变化关系.研究发现,低次包层模的最大耦合系数对应的模次随波长增大而减小，不同光纤参数下耦合系数随波长变化的规律不同.耦合系数直接影响到光栅透射谱损耗峰峰值，这对长周期光栅的设计有一定的参考价值.。