光纖光柵寫入及其應用研究.pdf

1、光纖光柵是利用摻雜光纖的光敏效應，使單模光纖芯區(qū)長度上產(chǎn)生折射率的周期性改變而制成的一種新型光纖光子器件。從第一根光纖光柵寫制成功到今天短短二十多年間，光纖光柵無論是寫入技術、理論研究還是應用方面都獲得了飛速發(fā)展。光纖光柵具有制作在光纖芯區(qū)與光纖完全兼容、反射和透射特性優(yōu)良、附加損耗小、體積小、成本低等優(yōu)點，并且可以通過靈活改變光柵的一些物理參數(shù)而得到所需要的光譜特性，這些物理參數(shù)包括：折射率變化、長度、切趾、啁啾、傾斜以及光柵是否在指

2、定波長支持模式耦合等。通過對光纖光柵的重構，還可以設計出各種具有不同光譜特性的光纖光柵器件。 本文從理論和實驗兩方面對光纖光柵的光譜特性、寫制方法、應用以及光纖光柵的設計等進行了的研究。主要內(nèi)容包括： 1.概括介紹光纖光柵的發(fā)展歷史、光纖光柵的分類、光纖光柵的理論分析方法、光纖光柵的各種制作技術和光纖光柵的設計方法以及光纖光柵在光纖通信領域和在光纖傳感領域的應用。 2.采用耦合模理論分析了均勻周期光纖布喇格光柵和

3、長周期光纖光柵的光譜特性；介紹了傳輸矩陣法對非均勻光纖光柵的處理；采用三層階躍光纖模型，對信息產(chǎn)業(yè)部46所提供的C598-302(s)型光敏光纖的纖芯基模和一階各次包層模的有效折射率進行了模擬計算；在數(shù)值模擬長周期光纖光柵周期和一階各次包層模諧振波長之間關系曲線的基礎上，討論了長周期光柵周期對光柵溫度、應變敏感特性的影響。 3.在“色心模型”的基礎上，通過假設，提出了光敏光纖光致折射率增量與曝光量之間的多項e負指數(shù)之和變化規(guī)律，

4、并分別采用非平衡光纖馬赫-曾德爾干涉儀和布喇格波長漂移法進行了實驗驗證；實驗研究了光敏光纖的雙折射特性，提出了全光纖馬赫-曾德爾干涉儀和光纖環(huán)鏡測量光敏光纖的歸一化光致雙折射率的方法，得出歸一化雙折射率隨曝光量的按多項e負指數(shù)之和規(guī)律變化的結論。 4.提出并實驗論證了光纖布喇格光柵和長周期光纖光柵的諧振波長隨曝光量之間多項e負指數(shù)之和的變化規(guī)律，并研究了長周期光纖光柵的諧振波長與振幅模板占空比之間的關系；考察了光纖布喇格光柵反射

5、峰值隨曝光量的變化關系；分別采用縱向應力法和利用光敏光纖的光敏性，利用一塊相位模板，寫制了雙波長光纖布喇格光柵；采用二次曝光法對光纖布喇格光纖進行了切趾實驗；進行了取樣光纖光柵、閃耀光纖光柵的寫制，以及布喇格光柵和長周期光柵的重疊寫入；進行了級聯(lián)長周期光纖光柵的數(shù)值模擬和實驗。 5.給出了光纖光柵的一些應用研究，包括：利用四個長周期光纖光柵串聯(lián)，實現(xiàn)了EDFA在35.6nm范圍內(nèi)的增益平坦，平坦度小于±0.6dB；在基于光敏性制