局部微結構長周期光纖光柵的理論仿真與傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵是一種新型的光纖無源器件，且具有其他傳統(tǒng)傳感器無所比擬的優(yōu)勢，因此，光纖光柵自從誕生以來就受到各界的廣泛關注，隨著科學技術的發(fā)展，各種特種光柵也應運而生，其中局部微結構光纖光柵因其有特殊的濾波及傳感特性，成為當前的研究熱點。局部微結構光纖光柵是將原始光柵(光纖布拉格光柵(FBG)或長周期光纖光柵(LPFG))中柵區(qū)部分均勻分布的包層通過飛秒激光器刻蝕或者腐蝕液腐蝕去掉一部分，形成局部缺陷，此缺陷使得原始光柵的光譜中形成反射或者透

2、射窗口，類似于相移光纖光柵，并且使原始光柵的一些傳感特性發(fā)生了改變，因而使其在通信及傳感領域具有獨特的傳感優(yōu)勢。
　　本論文以局部微結構長周期光柵(LMSLPFG)為研究對象，在本課題組前期研究工作的基礎上，充實并完善了其理論分析模型，進一步研究了缺陷參數對其光譜特性的影響，并拓展了其傳感應用領域，主要內容包括:
　　1.簡要介紹了光纖光柵和特種光柵的發(fā)展概況，主要闡述了局部微結構光纖光柵及局部微結構長周期光纖光柵的發(fā)展歷史

3、及研究現狀，同時介紹了局部微結構光纖光柵的傳感優(yōu)勢。
　　2.對長周期光纖光柵的模式耦合進行了理論分析，并結合傳輸矩陣分析法及相移理論，對局部微結構長周期光纖光柵進行了理論研究，同時分析了包層半徑對于長周期光纖光柵的影響，并通過MATLAB軟件仿真得到了對稱結構的局部微結構長周期光纖光柵的光譜圖，在此基礎上，仿真并詳細討論了缺陷長度、深度、位置和個數對其光譜的具體影響。
　　3.詳細介紹了兩種制作局部微結構長周期光纖光柵的方

4、法，并采用化學腐蝕法實際制作了兩根局部微結構長周期光纖光柵;討論了局部微結構長周期光纖光柵的溫度、折射率和彎曲的傳感特性，并分別用制作出的1號和2號兩根局部微結構長周期光纖光柵對溫度、折射率與彎曲曲率進行了測量。實驗用1號光柵測量了外界環(huán)境的溫度與折射率，用2號光柵測量了外界環(huán)境的溫度與彎曲曲率。兩根光柵的左右兩透射阻帶和透射通帶對溫度的變化均成線性關系，且其敏感系數基本相同，均約為0.05nm/℃，而1號光柵中兩透射阻帶的折射率敏感系