周期性結(jié)構(gòu)波導(dǎo)特性的模擬和實驗研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展，光成型技術(shù)、激光加工、光學(xué)檢測、光纖傳感器等光學(xué)技術(shù)在機械領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越為廣泛。另一方面，隨著微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的不斷成熟，周期性結(jié)構(gòu)的制備工藝也迅速發(fā)展。近年來，周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性引起了人們的極大興趣。理論和實驗證明，如果結(jié)構(gòu)功能材料中的介電常數(shù)在光波長尺度上呈現(xiàn)周期性變化，光子與周期結(jié)構(gòu)的相互作用會使該材料具有類似半導(dǎo)體中電子禁帶的能帶結(jié)構(gòu)——光子帶隙。光子帶隙的發(fā)現(xiàn)使人們對周期性結(jié)構(gòu)波導(dǎo)有了更深刻的認識，對基

2、礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用都具有重大意義。本論文主要從以下幾方面研究了幾種不同的周期性結(jié)構(gòu)波導(dǎo)。
　　首先，論文研究了典型的周期性結(jié)構(gòu)波導(dǎo)——光纖布拉格光柵，基于耦合模理論，對影響光纖光柵的反射譜的參數(shù)——如調(diào)制深度、切趾函數(shù)和相移，做了詳細的分析。在此基礎(chǔ)上，將對光纖光柵的研究擴展到折射率在光纖軸向上漸變的情況，研究了光纖熔接點光柵的特性?；诠饫w熔接點光柵透射譜的性質(zhì)，我們提出了一種獲得光纖熔接點參量的方法，并根據(jù)制作的光纖熔接點光柵，

3、得到了該光柵的軸向折射率分布neff(z)、折射率調(diào)制分布δn0(z)、隨機相移大小Δφ和熔接區(qū)域長度L0等參量，驗證了該方法的可行性和有效性。
　　其次，論文研究了多模光纖光柵，分析了不同折射率調(diào)制分布條件下多模光纖中各個模式之間耦合系數(shù)的影響和不同折射率調(diào)制分布條件下的多模光纖光柵的反射譜和透射譜的特性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作了一種單模-多模光柵-單模結(jié)構(gòu)。研究表明，單模-多模光柵-單模結(jié)構(gòu)的透射譜和反射譜是干涉效應(yīng)和光柵效應(yīng)

4、共同作用的結(jié)果，并且具有非對稱性。反射譜的形狀與多模光柵的反射譜較為接近，與光柵的長度LFBG和多模光纖距離單模光纖的長度L0相關(guān)，而與多模光纖的長度LMMF無關(guān)；透射譜的形狀與光柵的長度LFBG和多模光纖的長度LMMF相關(guān)，與多模光柵的位置無關(guān)。盡管具有非對稱性，但是反射譜和透射譜幾乎具有相同的溫度靈敏度。在制作單模-多模光柵-單模結(jié)構(gòu)的過程中，紫外光曝光會使單模-多模-單模結(jié)構(gòu)的透射譜發(fā)生漂移，分析了該現(xiàn)象的原因并提出了一種調(diào)節(jié)SM