雙芯長周期光纖光柵制備方法及特性研究.pdf

1、人類社會經過漫長的發(fā)展演變過程,目前進入了一個高度信息化的時代,信息化已經成為當代發(fā)展的大趨勢,信息化程度也成為衡量國家現(xiàn)代化水平重要標志之一。在越來越多的科學技術融入到人們的生活中的同時,人們對信息的需求更是與日俱增,高速率、大容量的信息傳輸成為眾多學者的共建目標。光纖以及以光纖為基礎的各類光纖器件作為通信領域中的重要組成部分,在信息化高速發(fā)展中發(fā)揮著主力軍的作用。長周期光纖光柵因其具有插入損耗低、制作工藝簡單、無后向散射等優(yōu)點,廣泛

2、應用于光纖通信和光纖傳感領域。
　　 本文在國內外學者的研究基礎上,提出了采用改進的CO2激光寫入技術在傳統(tǒng)單芯光纖及特殊結構的雙芯光纖上制備長周期光纖光柵的方法,并對光纖光柵的光譜特性和傳感特性進行了理論和實驗研究。本文研究的主要內容包括:
　　 1.設計制作了一套三維光纖同軸旋轉控制系統(tǒng),能夠滿足CO2激光脈沖單側曝光、多角度曝光、旋轉曝光等不同制作需求,并可以完成長周期光纖光柵寫入后立即進行應變特性的測試以及輔助彎

3、曲特性的測試。
　　 2.研究了采用對稱雙側曝光寫入方法用CO2激光制作的長周期光纖光柵(LPFG)的光譜特性及傳感特性。對稱雙側曝光寫入法首先在光纖的一側寫入LPFG,然后在光纖橫截面圓周上與首次曝光對稱的另一側以相同的能量和參數(shù)寫入相同周期的LPFG,雙側曝光使光纖折射率先后兩次分別發(fā)生周期性變化。通過透射譜的演變發(fā)現(xiàn),在對稱的一側再次寫入LPFG會削弱首次曝光的透射譜,且諧振波長會向長波方向漂移。
　　 3.研究了

4、采用非對稱雙側曝光方法制作的長周期光纖光柵(LPFG)的傳輸譜特性和傳感特性。非對稱熱應力作用的理論分析表明,先后兩次熱應力作用的角度差的不同,導致長周期光纖光柵諧振峰會向長波或短波方向漂移。實驗結果與理論分析結果一致,并得出了長周期光纖光柵諧振波長漂移方向隨方位角度差的變化規(guī)律,這一特性可用于長周期光纖光柵制備過程中對光柵諧振波長的調節(jié)與控制。
　　 4.根據(jù)模式耦合理論分析了纖芯偏移的長周期光纖光柵的纖芯、包層有效折射率的變

5、化,并進行了模擬計算。在此基礎上提出了一種基于雙芯光纖長周期光纖光柵,這種器件結構能夠將兩個平行的長周期光纖光柵集成在一根光纖中。本文結合兩個平行正規(guī)光波導之間的模式耦合,建立了對稱雙芯長周期光纖光柵模式耦合理論模型,并對光譜特性進行了深入分析和模擬計算。
　　 5.通過CO2激光脈沖單側曝光以及加扭轉預應力曝光兩種方法在一種非對稱結構的偏雙芯光纖中分別實現(xiàn)了長周期光纖光柵的制備。我們發(fā)現(xiàn)采用單側曝光方法制作的雙芯長周期光纖光柵