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《南开大学》 2002年
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光纤光栅调谐技术、应用及宽带可调谐掺铒光纤激光器研究

董新永  
【摘要】: 当今世界已经跨入信息时代,光纤作为信息传输的载体得到了广泛地应用,各种类型的光纤系统及光纤器件共同构筑了和改善着我们这个社会信息交流的平台,显示了不可替代的重要性。本文分别就光纤无源器件中的光纤光栅和有源器件中的宽带可调谐掺铒光纤激光器进行了较深入的理论与实验研究,研究工作发展了光纤光栅的波长和带宽调谐技术及应用,获得了C+L波段的宽带可调谐掺铒光纤激光器及其输出特性随多种参数的变化等。论文的主要工作可归纳如下: 1.用光纤光栅的耦合模理论和传输矩阵分析法,结合MATLAB编程数值模拟和研究了均匀周期布喇格光纤光栅、切趾光纤光栅、相移光纤光栅、啁啾相移光纤光栅等多种类型光纤光栅的光谱和色散特性。 2.研究了光纤光栅波长调谐的原理与技术,在国内首次进行了光纤光栅的金属封装和电流调谐,采用金属套管和真空镀膜两种方法分别进行了实验,得到了2.1×10-3nm/(mA)2的调谐灵敏度,并将此项技术成功地应用于光纤光栅外腔半导体激光器的电流选模,实现了激光输出在5nm范围内的6个不同波长模式间的转换。 3.首次提出了一种基于悬臂梁结构的温度补偿的光纤光栅位移传感方案,将FBG粘贴到悬臂梁与固定基板的连接处,利用二者对自由端位移和环境温度的不同响应,实现了对位移和温度的同时测量,分辨率(受光谱仪0.1nm的波长分辨率限制)分别达到了0.08mm和3.1°C(位移不变时可达0.73°C),位移测量的范围在不损坏光栅的前提下达到了10.5mm。该方案对测量范围和分辨率具有灵活性,非常适用于温度变化情况下的位移传感。 4.首次提出了一种中心布喇格波长不移动的线性的光纤光栅带宽/色散调谐技术,将FBG斜向粘贴到弹性梁的侧面,利用弹性梁弯曲时在不同厚度上产生的应变的差异,在FBG上沿长度方向获得中点处为零的线性梯度应变,将FBG调谐成CFBG,其带宽与梁中性面的曲率成正比,而中心布喇格波长不移动。利用此项技术成功地将FBG的带宽从0.42nm展宽到了11.32nm,是当时文献报道的最大值(现在的最大值为18.3nm,是作者参与情况下用同种方法得到的),调谐速率为2.74nm/m-1。 5.首次提出了一种基于光纤光栅啁啾效应的温度不敏感的光纤光栅弯曲传感方案,将FBG斜向粘贴到弹性梁的侧面,利用FBG的带宽对弹性梁弯曲和中心布喇格波长对温度的分别的线性响应,用单个FBG实现了对曲率和温度的
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN253

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【引证文献】
中国博士188bet全文数据库 前1条
1 吴薇;大容量光纤光栅传感解调系统的研究与应用[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士188bet全文数据库 前1条
1 汤建美;基于匹配光纤光栅温度传感解调系统研究[D];南京邮电大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 董新永,赵春柳,张伟刚,袁树忠,刘志国,董孝义;电流调谐光纤光栅外腔分布布拉格反射激光器[J];光学学报;2001年12期
3 关柏鸥,刘志国,开桂云,董孝义;基于悬臂梁结构的光纤光栅位移传感研究[J];光子学报;1999年11期
4 董新永,张颖,关柏鸥,开桂云,关致和,董孝义;光纤光栅曲率传感的实验研究[J];光子学报;2000年09期
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7 关柏鸥,郭转运,刘志国,董孝义;宽带调谐全光纤环形激光器[J];中国激光;2000年03期
8 董新永,宁鼎,蒙红云,袁树忠,开桂云,董孝义;L-波段光纤放大器及其研究进展[J];量子电子学报;2002年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董孝义;高希才;;电光学及其应用[J];半导体光电;1991年02期
2 张伟刚,赵启大,开桂云,刘志国,董孝义;基于弹性梁的光纤光栅波长调谐原理及技术[J];半导体光电;2001年05期
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4 于洋;孟洲;罗洪;;对称推挽式光纤光栅振动传感器设计研究[J];半导体光电;2011年01期
5 王德煌,王威礼,庄婉如,林雯华;GaAs/GaAlAs双异质结光波导开关内带隙的注入载流子感生变化[J];半导体学报;1994年07期
6 黄力群,简伟,江中澳,张杰,沈柯;Bragg 型声光双稳系统的混沌行为研究[J];北方交通大学学报;1998年03期
7 王德煌,王威礼,李桂棠, 庄婉如,段树坤;不掺杂GaAs膜近红外光吸收系数激光感生变化的实验研究[J];北京大学学报(自然科学版);1994年05期
8 陈亦男;张晓青;李东;;外调制器直流偏压与输出光功率特性分析[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2009年02期
9 巩宪锋,李忠富,王长松,郭转运,吕可诚,李乙钢;质心原理在光纤光栅传感波长解调中的应用[J];北京科技大学学报;2004年04期
10 刘维;关于光纤马赫-泽德尔干涉仪多参量测量的性能探讨[J];北京联合大学学报;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 赵海涛;张博明;武湛君;王殿富;戴福洪;;利用光纤光栅测量复合材料的弹性模量和曲率[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 张熹彦;倪江生;;基于DSP的FGB波峰检测算法的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
中国博士188bet全文数据库 前10条
1 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
2 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
3 沈林勇;非开挖地下信息管线的三维曲线探测新技术研究[D];上海大学;2011年
4 甘小勇;高速铌酸锂波导电光调制器关键技术研究[D];电子科技大学;2004年
5 孙丽;光纤光栅传感技术与工程应用研究[D];大连理工大学;2006年
6 石玲;细观光测力学研究中的高频全息光栅及精细网格技术[D];清华大学;1994年
7 王国东;啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D];吉林大学;2006年
8 刘波;光纤光栅传感系统的研究与实现[D];南开大学;2004年
9 项阳;掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的研究[D];南开大学;2003年
10 曹晔;光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究[D];南开大学;2005年
中国硕士188bet全文数据库 前10条
1 刘奇;基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化[D];南昌航空大学;2010年
2 郭颖;掺Yb~(3+)双包层光纤激光器理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
3 吴中超;光纤声光光开关技术研究[D];电子科技大学;2010年
4 徐于超;双光纤光栅推挽式加速度传感器设计与研究[D];山东大学;2011年
5 叶壮;光纤光栅的金属化封装及温度解调系统设计[D];山东大学;2011年
6 徐铁龙;基于DWDM的多通道光纤光栅解调仪[D];天津大学;2010年
7 于洋;低频FBG振动传感系统研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 吴春辉;基于ARM的光纤布喇格光栅传感信号解调系统的研究[D];燕山大学;2011年
9 邱银瑞;基于LabVIEW的光纤布喇格光栅传感信号解调系统的研究[D];燕山大学;2011年
10 沈文杰;用于黏度检测的光纤布拉格光栅解调系统研究[D];天津大学;2012年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张伟刚,赵启大,开桂云,刘志国,董孝义;基于弹性梁的光纤光栅波长调谐原理及技术[J];半导体光电;2001年05期
2 吴薇;戴亚文;;光纤布喇格光栅传感器的波长移位检测方法[J];半导体光电;2006年04期
3 叶志清,邹道文;变迹啁啾Bragg光纤光栅的响应特性数值计算[J];江西师范大学学报(自然科学版);2000年03期
4 李丽,林玉池,朱永涛,赵美蓉,黄银国;干涉解调技术在光纤光栅传感系统中的应用[J];传感技术学报;2005年03期
5 张东生;郭丹;罗裴;姜德生;;基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器研究[J];传感技术学报;2007年02期
6 甘维兵;张翠;;基于波分复用和全同光栅技术的隧道火灾监测系统[J];传感器世界;2008年10期
7 宋志臣;卢艳;尚波;;港口装卸设备运行参数在线采集与记录系统设计[J];大连海事大学学报;2007年S1期
8 王飞;刘木林;胡南;李铁;李锐锋;;有理数谐波锁模SOA光纤环形激光器数值研究[J];光电工程;2007年02期
9 丁立伟;赵吉峰;王静;隋青美;;基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器设计[J];光电技术应用;2009年03期
10 谢芳,王慧琴;用光纤F-P滤波器解调的光纤光栅传感器的研究[J];光电子·激光;2003年04期
中国博士188bet全文数据库 前10条
1 贾宏志;光纤光栅传感器的理论和技术研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
2 施纯峥;基于宽谱光源的光纤布喇格光栅传感器解调技术的研究[D];清华大学;2004年
3 王桐;基于SOA的注入锁模光纤环激光器特性及应用研究[D];清华大学;2004年
4 黄勇林;WDM系统中光分插复用/解复用技术研究[D];南开大学;2003年
5 孙丽;光纤光栅传感技术与工程应用研究[D];大连理工大学;2006年
6 刘波;光纤光栅传感系统的研究与实现[D];南开大学;2004年
7 董兴法;阵列化光纤光栅传感器技术研究[D];南开大学;2005年
8 刘云启;布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究[D];南开大学;2000年
9 童峥嵘;光纤光栅传感网络及解调技术的研究[D];南开大学;2003年
10 杨亦飞;工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D];南开大学;2005年
中国硕士188bet全文数据库 前7条
1 刘晴;取样光纤布拉格光栅的光谱特性研究[D];南京邮电大学;2011年
2 周伟林;传感光纤光栅波长移位检测研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 范典;编码式光纤布拉格光栅传感网络的研究与应用[D];武汉理工大学;2005年
4 杨文艳;基于SOA的主动锁模环形光纤激光器的研究[D];西南师范大学;2005年
5 王德兵;基于法布里—珀罗腔结构的光学可调谐滤波器研究[D];浙江大学;2006年
6 王军;光纤F-P及FBG传感器通用解调系统研究与设计[D];重庆大学;2006年
7 林志航;分布式FBG传感系统及频谱相关解调技术研究[D];华中科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士188bet全文数据库 前1条
1 韩悦文;面向物联网应用的大容量光纤光栅传感网络的研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士188bet全文数据库 前3条
1 余润;光纤光栅传感系统中基于FPGA的数据采集与解调控制方法研究[D];北京邮电大学;2011年
2 林干;大容量光纤光栅传感网络弱光信号检测技术的研究[D];武汉理工大学;2013年
3 沈漫;基于可调谐FFP的光纤光栅波长解调系统的算法研究[D];武汉邮电科学研究院;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 董孝义,金发宏,盛秋琴,刘治国,开桂云,张艺兵;光纤光栅、全光纤器件及其集成与光纤通信[J];光通信技术;1996年01期
2 陈高庭,瞿荣辉,赵浩,张位在,李爱莲,张云妹,丁浩,方祖捷;光纤光栅外腔分布布拉格反射激光器中的波长转换[J];光学学报;1998年03期
3 刘志国,张艺兵,开桂云,董孝义,郑建成,李家安;新型光纤光栅线性调谐方法[J];光学学报;1998年12期
4 董新永,张颖,关柏鸥,开桂云,关致和,董孝义;光纤光栅曲率传感的实验研究[J];光子学报;2000年09期
5 董新永,温午麒,魏玉花,刘志国,开桂云,董孝义;光纤布喇格光栅的金属管封装与电调谐[J];光子学报;2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苑立波;光纤光栅原理与应用(Ⅱ)──光纤光栅制作方法[J];光通信技术;1998年04期
2 卓锋,王均宏,李唐军,赵玉成;用于分析双波长光纤光栅的矩阵运算法[J];光电子.激光;2001年04期
3 王目光,魏淮,简水生;复合型双周期光纤光栅的理论与实验研究[J];物理学报;2003年03期
4 杨亦飞,刘波,张伟刚,韦占雄,殷昀虢,开桂云,董孝义;工程化光纤光栅应变传感器的制作及其应用[J];仪表技术与传感器;2005年04期
5 ;光纤光栅前景光明[J];激光与光电子学进展;1995年02期
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7 李智红,盛秋琴,董孝义;长周期光纤光栅的原理与应用[J];光通信技术;1998年02期
8 张劲松,陈根祥,黄力群,赵玉成,魏道平,简水生;光纤光栅在光通信中的应用[J];光通信研究;1998年03期
9 丁浩,赵浩,张位在,陈高庭,方祖捷,李沈平,陈锦泰;内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长的电切换[J];中国激光;1998年05期
10 郭威,刘凯,黄永清,陈雪,任晓敏;光纤光栅布喇格波长调谐特性的研究[J];光通信技术;1999年03期
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1 张铭;杨德兴;;一种光纤光栅式飞机驾驶杆力传感器[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
2 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000年
3 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
4 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 闻传花;李玉权;;星间激光通信中光纤光栅的应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 倪明;杨华勇;李智忠;胡永明;;光纤光栅水听器[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
7 刘立;陈伟民;章鹏;吴俊;刘浩;;基于光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 周智;欧进萍;;FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
9 陈金明;汤立群;;光纤光栅频谱和曝光特性研究[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
10 牛永昌;饶云江;胡爱姿;陈爱军;高庆;马任飞;;长周期光纤光栅带宽分析[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年
2 山东 李保军;浅谈光纤光栅传感器[N];电子报;2005年
3 本报记者 宋剑峰;光通信:强势引领中国信息产业[N];中国高新技术产业导报;2001年
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6 中国光学光电子行业协会 陈苗海;以“光速”发展的光通信元器件[N];中国电子报;2001年
7 欢静;光纤传感技术让地灾监测更精准[N];中国矿业报;2010年
8 记者 孙兆光 通讯员 武英俊;第五代管道预警技术成功试用[N];中国石油报;2008年
9 记者 陆梅阳 周少华 市报道组 叶胜荣 刘学文;富阳全力建设“浙江光谷”[N];浙江日报;2001年
10 吴映红;光纤传感器发展动向[N];中国电子报;2000年
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1 张锦龙;基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D];北京邮电大学;2009年
2 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
3 沈永良;基于旋光色散效应的光纤光栅传感解调方法研究[D];黑龙江大学;2012年
4 王月明;光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D];武汉理工大学;2009年
5 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
6 颜玢玢;特殊结构光纤光栅理论与应用技术[D];北京邮电大学;2010年
7 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
8 刘伟升;光纤光栅传感与光纤光栅激光器的应用研究[D];浙江大学;2011年
9 赵强;基于光纤光栅的海洋温盐深探测技术研究[D];长春理工大学;2013年
10 高少锐;基于光纤光栅的新型传感技术和高温器件研究[D];浙江大学;2014年
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1 周勇;光纤光栅城轨计轴技术[D];武汉理工大学;2010年
2 程立伟;磁光光纤光栅的偏振相关特性研究[D];电子科技大学;2010年
3 李崇真;磁光光纤光栅的双折射特性与磁可调性研究[D];电子科技大学;2011年
4 魏文星;基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统[D];山东大学;2010年
5 程洁琳;基于变迹光纤光栅的慢光孤子特性理论研究[D];北京邮电大学;2011年
6 姜旭;基于LabVIEW的电力测温软件系统的设计与实施[D];北京邮电大学;2010年
7 赵玲君;光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究[D];江南大学;2011年
8 万贤杰;基于可调谐光源的光纤光栅温度监测系统在电网上的应用[D];中国科学技术大学;2011年
9 张丽莹;基于光纤光栅的加速度传感技术[D];黑龙江大学;2010年
10 陈琳;基于光纤光栅的旋转叶片变形监测方法与系统研究[D];武汉理工大学;2011年
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