基于光纖光柵包層模耦合的諧振波長調(diào)諧靈敏度研究.pdf

1、隨著光網(wǎng)絡的規(guī)模日益擴大，網(wǎng)絡中交換節(jié)點的設計意義也越來越重要。目前現(xiàn)有的眾多方案，由于在交換速度、容量以及成本方面的不足使其應用受到限制。由于光纖光柵的全光纖、插入損耗小以及物理體積小的特點，使之能夠與傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡進行良好的互連，因而其應用十分廣泛。此外，相對低廉的價格，也使其應用潛力很大。因此，研究基于光纖光柵的低損耗快速光交換節(jié)點的設計具有非常重要的現(xiàn)實意義。 光纖光柵分為短周期的布拉格光柵以及長周期光纖光柵。兩種光柵都

2、具有在特定波長上發(fā)生諧振，出現(xiàn)諧振峰損耗的現(xiàn)象。本文結合兩類光柵的理論模型，從基于包層模耦合的諧振波長調(diào)諧靈敏度以及諧振峰帶寬兩個重要參數(shù)入手，嘗試設計具有大靈敏度較小帶寬的光纖光柵參數(shù)，同時，提出了改善光譜的方法。主要的內(nèi)容如下： 1）首先，詳細分析了非對稱LPFG的折射率形成過程，進一步建立了相應的模型，通過腐蝕實驗，驗證了光束擴束過程引入的包層平均折射率變化以及纖芯周期性折射率調(diào)制是該類光柵的主要形成機理，并利用此模型，解

3、釋了高階包層模耦合中出現(xiàn)的模式分裂現(xiàn)象。此外，通過腐蝕包層的方法還可以提高此類LPFG的諧振深度和減小其3dB帶寬。 2）其次，對基于環(huán)境折射率傳感的LPFG包層模諧振波長調(diào)諧靈敏度的機理進行了理論上詳細的分析。研究表明對于特定的波長范圍，在光柵的參數(shù)設計時，可以通過減少包層的半徑和控制光柵周期大小來選擇不同次數(shù)包層模式參與耦合的強弱，從而達到提高調(diào)諧靈敏度的目的：同時，實驗還發(fā)現(xiàn)當環(huán)境介質(zhì)的折射率與LPFG包層折射率接近時會發(fā)