基于少模光纖的濾波器件和溫度傳感的研究.pdf

1、少模光纖（fewmodefiber,FMF）是指傳輸?shù)哪Ｊ浇橛趩文９饫w和多模光纖之間，可以同時(shí)傳輸基模和少數(shù)幾個(gè)（通常低于10個(gè)）高階模的光纖，不僅具有單模光纖低模式色散和附加損耗的優(yōu)點(diǎn)，而且兼顧多模光纖低非線性的優(yōu)勢。由于其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，近年來備受關(guān)注。研究少模光纖具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　從本質(zhì)上來說，少模光纖的工作原理是基于模間干涉原理，它的傳輸光譜可以通過改變長度、施加軸向應(yīng)力、改變環(huán)境溫度等方法來調(diào)諧，因此，我們

2、能夠根據(jù)具體的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)出不同的光纖器件。
　　本文主要的研究內(nèi)容如下:
　　(1)對(duì)少模光纖的概念及發(fā)展概況進(jìn)行了簡要介紹，深入研究實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的多包層結(jié)構(gòu)的少模光纖。在少模光纖的模式理論、工作原理等方面進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和軟件仿真。在此基礎(chǔ)上，分別從少模光纖與入射普通單模光纖(singlemodefiber,SMF)軸心偏移熔接、少模光纖長度、對(duì)少模光纖施加軸向應(yīng)力、環(huán)境溫度及輸入光偏振態(tài)等五個(gè)方面對(duì)少模光纖的光譜特性

3、進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了在入射SMF與FMF的第一個(gè)熔接點(diǎn)處人為引入適當(dāng)?shù)妮S心偏移可以提高傳輸譜線對(duì)比度、改變少模光纖長度可以改變譜線的自由譜寬、對(duì)少模光纖施加軸向應(yīng)力和改變其所處的環(huán)境溫度可以導(dǎo)致譜線波長移動(dòng)、輸入光偏振態(tài)則對(duì)譜線影響不大等結(jié)論。這些特性對(duì)我們設(shè)計(jì)少模光纖的器件具有重要意義。
　　(2)運(yùn)用前面論述的少模光纖的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)上通過將FMF與SMF橫向錯(cuò)位熔接獲得高對(duì)比度且偏振無關(guān)的可調(diào)諧邊緣濾波器，并將這種濾波

4、器用于解調(diào)普通的光纖Bragg光柵位移傳感器。實(shí)驗(yàn)上獲得的傳感系統(tǒng)分辨率可達(dá)～1.612×10-4mm，對(duì)應(yīng)的最小可檢測的波長漂移可算得～0.66pm。
　　(3)基于少模光纖的耐高溫溫度傳感器的研究。研究了少模光纖溫度傳感器具體的實(shí)現(xiàn)方法，理論分析了該傳感器傳輸光譜對(duì)所處環(huán)境溫度的敏感特性。實(shí)驗(yàn)獲得的耐高溫溫度傳感器傳輸光譜譜線偏移量與溫度變化有良好的線性關(guān)系，最高工作溫度達(dá)到500℃，溫度靈敏度為～0.1nm/℃，與理論仿真結(jié)