單軸晶體材料構(gòu)成的光纖光柵特性研究.pdf

1、本文提出了一類由單軸晶體材料作為光纖光柵包層或者芯層、其光軸平行于光柵主軸(z軸)的新型光纖光柵模型，這些模型包括：?jiǎn)屋S晶體為包層的短周期和長(zhǎng)周期光纖光柵、單軸晶體為芯層的短周期和長(zhǎng)周期環(huán)形光纖光柵。從經(jīng)典電磁理論出發(fā)分析了各個(gè)模型的場(chǎng)分布，應(yīng)用線性和非線性耦合模理論研究了該類新型光纖光柵的線性和非線性特性。研究結(jié)果表明單軸晶體材料對(duì)該類光纖光柵的線性與非線性特性均有顯著影響，其影響的大小與單軸晶體的主軸折射率比參量Kc1的取值密切相關(guān)

2、。其中單軸晶體芯層長(zhǎng)周期環(huán)形光纖光柵線性特性受主軸折射率比參量Kc1的影響最大，當(dāng)Kc1從0.9變化到1.1時(shí)，該類光纖光柵的諧振波長(zhǎng)變化達(dá)到65nm，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以用于單軸晶體材料折射率特性測(cè)量。對(duì)于單軸晶體為包層的布拉格光纖光柵非線性特性研究表明：當(dāng)折射率比參量從0.6變化到1.6，輸入脈沖峰值功率為160kW時(shí)，布拉格波長(zhǎng)的紅移從0.22nm增加到0.34nm；當(dāng)折射率比參量Kc1從0.6變化到1.6，輸入脈沖峰值功率為1.5k

3、W時(shí)，透射率從0.25增加到0.95。研究結(jié)果表明，采用正單軸晶體制作光柵包層，可以更有利于實(shí)現(xiàn)光柵在非線性領(lǐng)域的應(yīng)用，Kc1越大，非線性特性越明顯。同時(shí)在理論上分析了電光效應(yīng)對(duì)這類新型光柵線性特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)作為光纖芯層或者包層材料的單軸晶體上施加沿光柵軸向分布的外加電場(chǎng)可以改變光柵的諧振波長(zhǎng)或者布拉格波長(zhǎng)以及透射譜或者反射譜。本文設(shè)計(jì)了3種不同單軸晶體材料(分別為L(zhǎng)iTaO3、LiNbO3、KDP)為包層或者芯層的光纖光柵，

4、并分別計(jì)算得到短周期光纖光柵中布拉格波長(zhǎng)和反射光譜隨外加電場(chǎng)變化關(guān)系以及長(zhǎng)周期光纖光柵中諧振波長(zhǎng)隨外加電場(chǎng)的變化關(guān)系。研究表明單軸晶體芯層長(zhǎng)周期環(huán)形光纖光柵線性特性受外加電場(chǎng)的影響最大，當(dāng)軸向外加電場(chǎng)從1×106v/m變化到8×106V/m時(shí)諧振波長(zhǎng)變化達(dá)到3.5nm。在不改變光柵結(jié)構(gòu)參量的情形下，通過(guò)改變單軸品體材料的折射率比參量或者施加外加電場(chǎng)可以明顯改變光纖光柵的線性與非線性特性，這一與普通光纖光柵顯著不同的特性預(yù)示了這種新型光柵