長(zhǎng)周期光纖光柵的研究與波導(dǎo)Bragg光柵初探.pdf

1、光纖光柵是近年來(lái)發(fā)展最為迅速的光纖無(wú)源器件之一，是光纖技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。光纖光柵的出現(xiàn)使光纖激光器、光纖調(diào)制器、光纖濾波器、光纖波分復(fù)用器和解復(fù)用器等全光纖器件研制得以迅速發(fā)展。 長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)是一種周期較長(zhǎng)，對(duì)周期精度要求相對(duì)不高，容易制作的光纖光柵。因其還具有回波損耗小、連接方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)而在傳感器、濾波器、模式耦合器等方面的理論和應(yīng)用得到了人們的重視。因而關(guān)于長(zhǎng)周期光纖光柵的研究具有重要的學(xué)術(shù)

2、意義和應(yīng)用價(jià)值。 對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵的光譜特性的研究是長(zhǎng)周期光柵應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。論文利用傳輸矩陣法分析了級(jí)聯(lián)LPFGs的光譜特性，討論了級(jí)聯(lián)處光纖的長(zhǎng)度、位置以及包層模損耗系數(shù)對(duì)級(jí)聯(lián)LPFGs光譜的影響，并對(duì)級(jí)聯(lián)LPFGs和相移LPFGs的光譜進(jìn)行了比較，結(jié)果表明兩者光譜在級(jí)聯(lián)光纖長(zhǎng)度較小或級(jí)聯(lián)位置在靠近光柵兩端時(shí)具有較強(qiáng)的一致性，而在級(jí)聯(lián)處光纖較長(zhǎng)并且級(jí)聯(lián)位置在中間時(shí)，兩者表現(xiàn)出截然不同的光譜特性；在不考慮其它損耗的情況下，如果

3、只改變級(jí)聯(lián)處光纖長(zhǎng)度，級(jí)聯(lián)LPFGs能量守恒；當(dāng)級(jí)聯(lián)LPFGs在級(jí)聯(lián)處光纖包層損耗較大時(shí)，級(jí)聯(lián)LPFGs的光譜等效于兩個(gè)長(zhǎng)周期光柵光譜的非相干疊加，從而為長(zhǎng)周期光柵增益均衡器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制作提供了一個(gè)簡(jiǎn)便的方法。此外，論文首次分析了帶寬與峰值間隔對(duì)不同周期LPFG級(jí)聯(lián)的LPFGs的光譜的影響。 本論文首次考慮了長(zhǎng)周期光纖光柵的包層模損耗對(duì)光譜的影響。通過(guò)在耦合模方程中加入損耗因子，推導(dǎo)出了有包層模損耗時(shí)的均勻LPFG的傳輸譜和非

4、均勻LPFG的傳輸矩陣。 MEMS工藝使長(zhǎng)周期光柵振幅掩模版的制作變得簡(jiǎn)單、靈活、且精度高。論文采用ICP干法刻蝕和KOH濕法腐蝕等微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝，在硅材料上制作了長(zhǎng)周期光纖光柵的振幅掩模版，并使用此掩模版，紫外寫(xiě)入制作出了多種LPFGs。應(yīng)用制得的長(zhǎng)周期光柵對(duì)寬帶光源(ASE)的輸出光譜進(jìn)行了平坦化，使光源光譜的平坦度在1525nm～1555nm范圍內(nèi)＜2.5dB,在1525nm～1540nm范圍內(nèi)＜1dB。

5、 將Bragg光柵的制作與MEMS工藝結(jié)合是將Bragg光柵推向大規(guī)模集成化的生產(chǎn)的一種可能的方案。高階Bragg光柵具有線條寬度較大的特點(diǎn)，可以由現(xiàn)有的MEMS工藝實(shí)現(xiàn)。為此，論文做了高階Bragg光柵的初步探索。論文設(shè)計(jì)并制作了高階Bragg光柵，觀察到了高階Bragg的反射峰，可行性得到了證實(shí)。本文的設(shè)計(jì)是基于本實(shí)驗(yàn)室的工藝條件(最小線寬～2um)，如果在更小的最小線寬工藝條件下，來(lái)設(shè)計(jì)、制作階數(shù)不是很高的波導(dǎo)Bragg光柵，可