上海市教育委员会科技发展基金(11ZZ131)
- 作品数：12 被引量：40H指数：4
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- 相关机构：上海理工大学浙江师范大学中国电子科技集团公司第二十三研究所更多>>
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- 关于镀膜长周期光纤光栅“模式转换”的新认识
- 2018年
- 依据包层模有效折射率的概念及包层模场的光功率密度分布,重新审视了镀膜长周期光纤光栅"模式转换"现象,对"模式转换"给出了新的物理图像.通过修正镀膜长周期光纤光栅包层模有效折射率的范围,指出有效折射率呈现的台阶式增长是各次包层模自身属性的反映,不存在高次模式替代低次模式的过程,并将"模式转换区"重命名为"模式垒区".通过分析包层模场的光功率密度分布,指出"模式转换区"较低次包层模式进入薄膜层传输说法的不合理性.研究表明,当薄膜厚度达到一定厚度时,包层模场光功率分布将愈加集中在薄膜层内部,但并非沿着薄膜层传输.讨论了镀膜长周期光纤光栅传感器薄膜参数优化的问题,在修正的包层模有效折射率范围和未修正的包层模有效折射率范围的情况下分别进行优化,并对优化结果进行比较,结果表明两种情况下的优化结果存在较大的偏差.从机理上解释了修正薄层模有效折射率范围后的优化结果的正确性,为设计高灵敏镀膜长周期光纤光栅传感器提供了新的理论指导.
- 顾铮■冯文斌
- 关键词：光纤光学有效折射率灵敏度
- 级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性被引量：19
- 2012年
- 基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统(CLBG)的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。
- 曹莹顾铮■
- 关键词：光栅耦合模理论反射谱
- 镀膜相移长周期光纤光栅大间隔双峰滤波特性
- 2012年
- 研究了镀膜相移长周期光纤光栅(PS-LPFG)工作于相位匹配转折点(PMTP)时的大间隔双峰滤波特性。LPFG工作于PMTP时,纤芯模与高次包层模耦合产生的损耗峰3dB带宽可达288nm以上,在此LPFG中点引入单个π相移时在中心波长两侧出现的两个阻带峰间隔达388nm,远大于低次包层模耦合π相移LPFG的双峰间隔。在LPFG中均匀地引入M(M>1)个π相移时,双峰间隔随M的增大而增大,M为奇数时,中心波长损耗为0;M为偶数时,中心波长损耗随M的增大而减小。薄膜折射率与厚度的增加都将使两个阻带峰向短波长方向移动并增大双峰间隔。光栅长度的增大在改变双峰峰值损耗的同时使双峰间隔逐渐减小。
- 陈海云顾铮■杨颖
- 关键词：光纤光学相移长周期光纤光栅传输矩阵法
- 光纤腐蚀传感器研究进展被引量：4
- 2016年
- 光纤腐蚀传感器(FOCS)是近年来腐蚀监测传感器的研究热点,以其轻巧简便、抗电磁干扰和可分布式测量等优点使其具有诱人的应用前景。对金属腐蚀机理作了介绍,给出了几种常见的光纤腐蚀传感器的检测方法,阐述近年来光纤腐蚀传感器的最新进展,对未来光纤腐蚀传感器的发展趋势作进一步展望。
- 凌强顾铮一先
- 关键词：光纤光栅
- 基于模式转换及双峰谐振效应的薄包层镀膜长周期光纤光栅特性研究被引量：1
- 2015年
- 基于耦合模理论,首先研究了镀膜长周期光纤光栅(LPFG)高阶包层模的模式转换,划分了高阶包层模的非模式转换区及模式转换区。分析了高阶包层模有效折射率随薄膜厚度增加的响应特性,包层模谐振波长在模式转换区的偏移量要大于非模式转换区。在此基础上,研究了不同包层半径下高阶包层模谐振波长随光栅周期的变化情况,结果表明,相同包层半径下模式转换区内双峰间距的偏移量大于非模式转换区;无论在模式转换区还是非模式转换区,包层半径的减小将增加双峰间距的偏移量。最后分析了不同包层半径下的高阶包层模双峰透射谱在模式转换区及非模式转换区内的折射率响应,进而提出了薄包层镀膜LPFG的优化设计方案,当选定敏感膜层厚度及折射率处于镀膜LPFG的模式转换区内,光栅周期靠近相位匹配转折点时,将得到灵敏度高于传统LPFG双峰传感器的镀膜LPFG折射率型双峰传感器;而减小包层半径,将进一步提高传感器的分辨本领。
- 蓝锦龙顾铮■
- 关键词：透射谱灵敏度
- 两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较
- 2016年
- 针对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器:传统型包层腐蚀的镀金属多模光纤传感器、新型镀金属单模光纤光栅传感器,指出其不同的SPR模型处理方法及传感特性。首先,根据传统型SPR光纤传感器的结构特点,利用平板SPR理论给出反射谱特性,同时指出并证明薄膜光学理论在平板SPR结构中与平板SPR理论的等价性。其次,针对新型SPR光纤光栅传感器结构特点,依据模式耦合思想,结合SPW模式特征,提出了光纤光栅SPR结构的理论处理方法,得到了镀金膜三包层LPFG结构的透射谱。最后,对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器的传感特性进行了比较分析,结果表明,两类传感器对环境折射率均具有较高的分辨率,但新型光纤光栅SPR传感器的分辨率高出传统SPR光纤传感器3个数量级。
- 蓝锦龙顾铮唐雄
- 关键词：表面等离子共振传感器分辨率
- 倾斜长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究被引量：2
- 2013年
- 为设计高灵敏光纤光栅薄膜传感器,基于耦合模理论研究了表面镀制高折射率敏感薄膜的倾斜长周期光纤光栅(TLPFG)耦合特性和薄膜折射率传感特性。TLPFG能激发高阶(角向序数l>1)包层模耦合,高阶包层模耦合系数随倾角θ增大而增大,θ<80°时,高阶包层模耦合系数远小于1阶包层模耦合系数。研究表明,光栅倾角变化不影响包层模耦合谐振波长,但影响光谱透过率。进一步研究了TLPFG在θ<80°时1阶5次包层模耦合的光谱透过率对薄膜折射率变化的响应,分析了光栅结构参数(L、Λ、θ)和薄膜参数(h3,n3)对薄膜折射率响应灵敏度的影响,结果表明,响应灵敏度相比于非倾斜LPFG可提高一个数量级,对薄膜折射率的分辨率可达10-9。
- 陈海云顾铮先陈鑫
- 关键词：光纤光学灵敏度分辨率
- 级联倾斜长周期光纤光栅传输谱特性研究被引量：5
- 2015年
- 通过理论模拟和实验研究了级联倾斜长周期长纤光栅(CTLPFG)的传输谱特性。基于耦合模理论和传输矩阵法,分析了级联长度、级联位置、级联个数和光栅倾角对级联倾斜长周期光纤光栅传输谱的影响:级联长度和级联位置对CTLPFG和级联长周期光纤光栅(CLPFG)传输谱的影响是一致的;随着光栅倾角的增大,CTLPFG的二阶包层模对应的损耗峰增强,三阶包层模对应的损耗峰变化不明显,且二阶包层模显著强于三阶包层模,二阶模的传输谱对60°以上的光栅倾角的变化很敏感;级联段数的增加可以明显增加通带的宽度,且通带宽度与级联段数呈很好的线性关系(回归系数为0.9988),表明CTLPFG在双峰滤波器中有良好的应用价值。实验上,利用逐点写入法刻制了CTLPFG,通过实验结果和理论模拟结果的比较分析,发现实验和理论结果表现出较好的一致性。
- 陆建国顾铮■高侃
- 关键词：光纤光学耦合模理论传感
- 基于近PMTP区域双峰谐振效应的长周期光纤光栅应变传感理论分析被引量：3
- 2016年
- 利用长周期光纤光栅(LPFG)的双峰谐振效应,结合LPFG传感器工作于近相位匹配转折点(PMTP)附近的高灵敏度,提出了一种新型的长周期光纤光栅应变传感器的设计方法。利用LPFG相位匹配条件,分析了长周期光纤光栅近PMTP附近的双峰谐振特性、应变传感特性,发现双峰波长间距对微小应变具有很高的响应度和线性度。进一步讨论了光栅结构参数和包层直径对双峰LPFG应变灵敏度的影响,发现光栅周期对该传感器的应变灵敏度、线性度和应变测量范围具有很大的影响;光栅长度对谐振峰高度和宽度有较大影响,直接关系到传感器寻峰精度;通过增大包层直径,可以进一步增大应变灵敏度。结果表明,通过选取适合的光栅结构参量和包层半径,该传感器应变灵敏度可比一般长周期光纤光栅应变传感器的应变灵敏度提高2个数量级。这为设计高应变灵敏度双峰谐振LPFG应变传感器提供了结构优化的理论支持。
- 顾铮先凌强
- 关键词：光纤光学长周期光纤光栅
- 基于模式转换的镀膜长周期光纤光栅传感器的结构优化设计被引量：7
- 2014年
- 基于耦合模理论,根据镀膜长周期光纤光栅(LPFG)包层模有效折射率随膜层参数的变化,指出了模式转换区的划分及特点,考察了模式转换区及其附近LPFG透射谱折射率的响应特性。从传感器设计角度,进一步针对波长偏移和透射率两种检测类型,给出了两类灵敏度的定义,讨论了模式转换区及其附近灵敏度随薄膜参数与光栅参数变化的关系,通过优化设计,给出了高灵敏度对应的最佳设计参数带及区域。结果表明,选择合适的膜层参数与光栅参数,利用波长偏移和透射率两种检测方法,该传感器对薄膜折射率的分辨率均可达10-7以上,且模式转换区适合于制作波长偏移型的传感器,模式转换区附近则适合用于制作透射率型传感器。
- 顾铮■蓝锦龙
- 关键词：光纤光学灵敏度
