級聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵特性研究.pdf

1、近年來，在長周期光纖光柵（LPFG）的研究過程中，研究人員正逐步意識到普通均勻長周期光纖光柵單一的透射譜形狀使其在光纖通信和光纖傳感的應(yīng)用上已發(fā)展到一個瓶頸階段，要突破這個瓶頸，使長周期光纖光柵具有更為廣泛的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，就必須嘗試寫出能適應(yīng)各種通信和傳感要求的具有不同譜線形狀和光學(xué)特性的特種LPFG。目前，人們已經(jīng)提出了一些非均勻光纖光柵結(jié)構(gòu)，如相移光纖光柵、啁啾光纖光柵、高斯光纖光柵、變跡光纖光柵、超結(jié)構(gòu)光纖光柵、傾斜光纖光柵

2、、拍頻光纖光柵等。論文在課題組先前提出的旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵(RLPFG)的基礎(chǔ)上，結(jié)合非均勻長周期光纖光柵-相移光柵和級聯(lián)光柵的相關(guān)理論，制作出了相移拍頻長周期光纖光柵(PS-RLPFG)和基于旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵的馬赫曾德干涉儀(RLPFG-MZI)，并對其外界環(huán)境響應(yīng)特性做了實驗研究和理論分析。
　　論文的主要工作和結(jié)論如下：
　　1.首先簡要介紹并分析了均勻長周期光纖光柵的經(jīng)典理論-耦合模理論和傳輸矩陣理論。

3、然后對結(jié)構(gòu)本質(zhì)一致的三種光柵-長周期莫爾光纖光柵、超結(jié)構(gòu)光柵、拍頻光柵從理論方面進行了分析比較。最后對均勻長周期光纖光柵、相移長周期光纖光柵、級聯(lián)長周期光纖光柵進行了傳輸譜和參數(shù)優(yōu)化分析，為后續(xù)光纖器件制作的章節(jié)提供了理論上的參考依據(jù)。
　　2.采用計算機控制的高頻CO2激光脈沖寫入裝置，在扭曲單模光纖上寫入了相移長周期光纖光柵(相移拍頻長周期光柵，R-PS-LPFG)：(1)討論了引入不同相移以及不同扭曲周期對傳輸譜特性的影響；

4、(2)根據(jù)實驗需要，選擇相移為p，扭曲周期LT=24mm的相移拍頻長周期光柵(p-R-PS-LPFG)作為研究對象。當扭曲應(yīng)力釋放后，拍頻效應(yīng)和相移發(fā)生作用，產(chǎn)生四個相鄰的損耗峰；(3)通過實驗研究和理論分析相結(jié)合，對扭曲周期LT=24mm的p-R-PS-LPFG的溫度、軸向應(yīng)變、偏振相關(guān)損耗特性進行了研究。
　　3.在旋轉(zhuǎn)折變長周期光纖光柵(RLPFG)的基礎(chǔ)上，將兩個RLPFG進行級聯(lián)制作出馬赫曾德干涉儀（RLPFG-MZI）

5、。(1)理論分析了這種干涉儀的光學(xué)特性和折射率傳感原理；(2)對影響RLPFG-MZI干涉譜的制作參數(shù)進行了分析和實驗研究；(3)隨后的RLPFG-MZI折射率實驗結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)簡單的干涉?zhèn)鞲衅髟?.33-1.36折射率區(qū)間表現(xiàn)出很好的線性響應(yīng)，并且對于光柵旋轉(zhuǎn)角度為CG=130°的RLPFG-MZI，其折射率靈敏度可達到14.7pm/mm（0.01RI，和溶液的作用長度為40mm），是普通LPFGs形成的MZI的3.5倍(4.2p

6、m/mm)；(4)對RLPFG-MZI的溫度特性進行了實驗研究和理論分析。
　　綜上所述，本文通過設(shè)計制作出級聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵，實現(xiàn)了一類復(fù)雜譜線的光纖光柵結(jié)構(gòu)，并對這種光柵進行了理論分析和外界環(huán)境響應(yīng)特性的研究。另一方面，由于級聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵具有獨特的光學(xué)特性，因此這種光柵結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感系統(tǒng)中，如粗波分復(fù)用器CWDM，可調(diào)諧環(huán)形激光器，波長可控光柵型耦合器等。因而，本課題具有重要的學(xué)術(shù)意