新型相移光纤光栅及单频可调光纤激光器的研究

新型光纤光栅及单频光纤激光器是受到广泛关注和有重要应用前景的研究课题。在对现有相移光纤Bragg光栅(PS-FBG)及器件深入研究的基础上，提出2种基于光程调节的新型可调PS-FBG，以及由这种新型PS-FBG构成的单频光纤激光器。与现有的几种PS-FBG相比，这种通过光程改变相位实现可调相移光纤光栅的方法，具有相位调节范围大、速度快、调节方式易于实现、器件应用灵活性高等优点；而且对于本项目提出采用均匀光纤Bragg光栅与光纤反射镜构成的PS-FBG方案，可以突破性地实现具有FBG带外光谱抑制能力的传输型超窄线宽带通滤波器。将这一器件与掺稀土(如Er、Yb)光纤结合构成环形腔或分布反馈光路可以实现超窄线宽的可调单频激光输出。这种新型光纤光栅及单频光纤激光器在光纤通信和传感测量系统有很大应用前景

本项目围绕计划书提出的基于光程调节的2种新型相移光纤Bragg光栅（PS-FBG）进行了细致和深入的理论和实验研究，并且采用这2种新型的PS-FBG实现了可调的单频光纤激光器，全面完成了项目计划书提出的研究内容和预期目标，取得了多项研究成果。具体完成情况如下：1. 理论上对本项目提出的新型PS-FBG的特性进行了全面细致的仿真计算和分析，了解和掌握了这类光纤光栅的特性和变化规律，为进一步实际设计和制作相关的可调滤波器、单频激光器、以及各种基于这类PS-FBG的传感器（如振动、加速度、声波、浓度，等）打下了坚实基础；2. 实验上采用中间包含空气间隙、轴向对准的两段相同的光纤Bragg光栅(FBG)制作了可调PS-FBG，并将其应用于环形腔光纤激光器中，实现了单频、窄线宽的激光输出。输出激光的线宽经测量小于1KHz，波长调谐范围大于2nm；3. 实验上采用FBG与全反射镜组合的方案实现了具有带通特性的滤波器，并且将这种结构的PS-FBG置于光纤环形腔中实现了单频光纤激光输出，输出激光的线宽小于1KHz， 波长调谐范围大于2nm；4. 在完成上述项目计划书研究任务的同时，还研究了多种基于特殊光纤及光纤光栅的光纤器件和传感器，例如采用双芯光纤、少模光纤的全光纤可调滤波器和传感器；采用FBG的温度、应变、加速度传感器等。这些工作为本项目成果的进一步研究和实际应用具有重要的意义，项目提出的新型PS-FBG器件和传感器具有很大的应用前景。