光敏光纖與光纖光柵器件研究.pdf

1、光纖Bragg光柵的開拓是繼摻鉺光纖放大器之后光領域的又一重大技術(shù)突破，光纖光柵可以用來制作光纖激光器、色散補償器、波長轉(zhuǎn)換器、上/下話路復用器、EDFA增益均衡器等，這些器件都是全光網(wǎng)絡所必不可少的。光纖光柵的Bragg波長隨著溫度、壓強呈良好的線性變化關(guān)系。光纖光柵傳感器在橋梁、隧道、建筑物及航空航天技術(shù)等方面顯示了廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。
　　 本課題從光纖光柵制作的基本材料－光敏光纖開始著手進行光纖光柵及其系列器

2、件的研究。光敏光纖作為刻寫光柵的材料，對光柵的性能有著十分重要的影響，在對光敏光纖和光纖的光敏性進行研究的基礎上，能夠找到刻寫優(yōu)良性能光柵的材料。
　　 并針對光纖光柵在實際應用過程中的機械性能和使用壽命這些實際應用需求，對光敏光纖的機械可靠性進行了實驗研究，為保證刻寫出的光纖光柵的實際使用性能提供了參考。其次對光纖光柵器件的制作和測試工藝進行了研究和開發(fā)，為光纖光柵的生產(chǎn)制造和性能測試提供了工藝方法。再次針對啁啾光纖光柵色散補

3、償器件，對器件的用途、設計、制造和封裝等工藝進行了深入的研究；并對這種色散補償器件的主要性能特別是群時延波動和相位波動、偏振模色散、溫度穩(wěn)定性能等關(guān)鍵參數(shù)進行了分析研究和優(yōu)化設計；在此基礎上對光敏光纖進行了改進設計，研制出了適合應用的低偏振模色散包層模抑制型光敏光纖，從而完善啁啾光纖光柵色散補償器件的光纖生產(chǎn)、光柵刻寫、光柵封裝、性能測試等全部制造生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本論文涉及到材料、光學、通信、傳感等方面，主要研究成果如下：

4、
　　 (1)闡述了光纖光敏性的機理，將各種增加光纖光敏性能的方法進行了對比，研究了光柵刻寫用的特種光敏光纖的設計和研制。開發(fā)出高摻鍺與鍺硼共摻型兩種光敏光纖，通過不同摻雜的光纖光敏性能的研究，找到了最佳光敏性能光纖的設計。并采用ITU-T標準測試方法對幾種不同摻雜光敏光纖的動態(tài)疲勞參數(shù)、篩選強度參數(shù)、抗拉強度參數(shù)等性能進行了分析、測試和研究，得出了優(yōu)化光敏光纖性能的設計工藝方案；
　　 (2)根據(jù)光纖光柵型器件在系統(tǒng)中

5、應用的需要，針對兩個關(guān)鍵參數(shù)：偏振模色散和包層模耦合損耗，進行了優(yōu)化設計，提出了低偏振模色散包層模下陷型光敏光纖。
　　 開發(fā)出了適合于光纖光柵型器件生產(chǎn)所需要的新型光敏光纖材料。新型設計開發(fā)出來的光敏光纖具有良好的光敏特性，刻寫出的光纖光柵具有很高的邊模抑制比和較低的偏振模色散值，這些特性說明其刻寫材料-新型光敏光纖的良好雙折射性能和包層模抑制的能力；
　　 (3)對啁啾光纖光柵色散補償器件的光柵制造、封裝、測試等各個

6、方面的技術(shù)工藝進行了深入的研究開發(fā)。同時對啁啾光纖光柵溫度穩(wěn)定性能的高溫封裝方法進行了實驗與理論分析，通過優(yōu)化封裝設計與工藝，使得封裝后的色散補償器件能夠達到較好的溫度穩(wěn)定性；
　　 (4)系統(tǒng)地對光纖光柵色散補償器件的幾個重要性能進行了研究，對器件的群時延、群時延波動和相位波動這三個參數(shù)進行了詳細的理論分析，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行研究。根據(jù)實際應用中的需求，對光纖光柵色散補償器件的偏振模色散、偏振相關(guān)損耗、插入損耗等參數(shù)進行了原理