兩種新型長(zhǎng)周期光纖光柵應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、近幾年來(lái)，筆者所在實(shí)驗(yàn)室針對(duì)高頻C02激光單側(cè)寫入的普通長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)，以及一些特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光柵，如超長(zhǎng)周期光纖光柵(ULPFG)、邊緣折變型長(zhǎng)周期光纖光柵(E-LPFG)等的制作方法、光學(xué)特性和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了較為全面的研究，取得的成果得到了國(guó)內(nèi)外專家的初步認(rèn)可。本課題受到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“新一代微納光纖傳感器基礎(chǔ)研究”等項(xiàng)目基金資助，在實(shí)驗(yàn)室之前的研究基礎(chǔ)上對(duì)旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行了進(jìn)一步研究，并設(shè)計(jì)制作了

2、一種新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光柵，對(duì)其部分光學(xué)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，取得了一些創(chuàng)新性研究成果。此外，對(duì)以上兩種光柵在光纖傳感方面的應(yīng)用進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究，取得了一定的進(jìn)展。主要工作和成果如下：
　　 1、對(duì)旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵(R-LPFG)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，并在模場(chǎng)分裂理論的基礎(chǔ)上首次提出并利用拍頻光柵理論對(duì)R-LPFG的傳輸特性和部分環(huán)境響應(yīng)特性進(jìn)行了分析：(1)當(dāng)光柵的扭曲周期較小時(shí)，諧振峰會(huì)發(fā)生分裂現(xiàn)象，并且扭曲周

3、期越小，兩分裂諧振峰的間隔距離越大；(2)實(shí)驗(yàn)研究了R-LPFG的溫度、應(yīng)變以及扭曲特性，發(fā)現(xiàn)這種光纖光柵具有一些獨(dú)特的光學(xué)特性。
　　 2、設(shè)計(jì)制作了一種邊緣缺槽型超長(zhǎng)周期光纖光柵(G-ULPFG)，并對(duì)其制作方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及部分環(huán)境響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究：(1)通過(guò)精確控制高頻C02激光在光纖包層邊緣區(qū)域的曝光位置和能量，可以在光纖邊緣刻出不同深度的周期性缺槽以形成光柵；(2)通過(guò)對(duì)G-ULPFG的溫度、應(yīng)變及環(huán)境折射率特性

4、研究發(fā)現(xiàn)，與普通ULPFG相類似，G-ULPFG具有多個(gè)諧振峰，并且每個(gè)諧振峰對(duì)環(huán)境參量如溫度、應(yīng)變、折射率等的靈敏度不一樣，此外，由于邊緣缺槽結(jié)構(gòu)的引入，使得G-ULPFG的環(huán)境響應(yīng)靈敏度，尤其是應(yīng)變和折射率靈敏度要比普通ULPFG高出很多。
　　 3、對(duì)以上兩種新型光柵的應(yīng)用潛力進(jìn)行了初步研究：(1)基于R-LPFG和G-ULPFG的一些獨(dú)特的環(huán)境響應(yīng)特性設(shè)計(jì)一些實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量的光纖傳感器件；(2)基于G-ULPFG高靈敏度