級(jí)聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵特性研究.pdf

1、近年來(lái)，在長(zhǎng)周期光纖光柵（LPFG）的研究過程中，研究人員正逐步意識(shí)到普通均勻長(zhǎng)周期光纖光柵單一的透射譜形狀使其在光纖通信和光纖傳感的應(yīng)用上已發(fā)展到一個(gè)瓶頸階段，要突破這個(gè)瓶頸，使長(zhǎng)周期光纖光柵具有更為廣泛的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，就必須嘗試寫出能適應(yīng)各種通信和傳感要求的具有不同譜線形狀和光學(xué)特性的特種LPFG。目前，人們已經(jīng)提出了一些非均勻光纖光柵結(jié)構(gòu)，如相移光纖光柵、啁啾光纖光柵、高斯光纖光柵、變跡光纖光柵、超結(jié)構(gòu)光纖光柵、傾斜光纖光柵

2、、拍頻光纖光柵等。論文在課題組先前提出的旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵(RLPFG)的基礎(chǔ)上，結(jié)合非均勻長(zhǎng)周期光纖光柵-相移光柵和級(jí)聯(lián)光柵的相關(guān)理論，制作出了相移拍頻長(zhǎng)周期光纖光柵(PS-RLPFG)和基于旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵的馬赫曾德干涉儀(RLPFG-MZI)，并對(duì)其外界環(huán)境響應(yīng)特性做了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。
　　論文的主要工作和結(jié)論如下：
　　1.首先簡(jiǎn)要介紹并分析了均勻長(zhǎng)周期光纖光柵的經(jīng)典理論-耦合模理論和傳輸矩陣?yán)碚摗?/p>

3、然后對(duì)結(jié)構(gòu)本質(zhì)一致的三種光柵-長(zhǎng)周期莫爾光纖光柵、超結(jié)構(gòu)光柵、拍頻光柵從理論方面進(jìn)行了分析比較。最后對(duì)均勻長(zhǎng)周期光纖光柵、相移長(zhǎng)周期光纖光柵、級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行了傳輸譜和參數(shù)優(yōu)化分析，為后續(xù)光纖器件制作的章節(jié)提供了理論上的參考依據(jù)。
　　2.采用計(jì)算機(jī)控制的高頻CO2激光脈沖寫入裝置，在扭曲單模光纖上寫入了相移長(zhǎng)周期光纖光柵(相移拍頻長(zhǎng)周期光柵，R-PS-LPFG)：(1)討論了引入不同相移以及不同扭曲周期對(duì)傳輸譜特性的影響；

4、(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，選擇相移為p，扭曲周期LT=24mm的相移拍頻長(zhǎng)周期光柵(p-R-PS-LPFG)作為研究對(duì)象。當(dāng)扭曲應(yīng)力釋放后，拍頻效應(yīng)和相移發(fā)生作用，產(chǎn)生四個(gè)相鄰的損耗峰；(3)通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合，對(duì)扭曲周期LT=24mm的p-R-PS-LPFG的溫度、軸向應(yīng)變、偏振相關(guān)損耗特性進(jìn)行了研究。
　　3.在旋轉(zhuǎn)折變長(zhǎng)周期光纖光柵(RLPFG)的基礎(chǔ)上，將兩個(gè)RLPFG進(jìn)行級(jí)聯(lián)制作出馬赫曾德干涉儀（RLPFG-MZI）

5、。(1)理論分析了這種干涉儀的光學(xué)特性和折射率傳感原理；(2)對(duì)影響RLPFG-MZI干涉譜的制作參數(shù)進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)研究；(3)隨后的RLPFG-MZI折射率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的干涉?zhèn)鞲衅髟?.33-1.36折射率區(qū)間表現(xiàn)出很好的線性響應(yīng)，并且對(duì)于光柵旋轉(zhuǎn)角度為CG=130°的RLPFG-MZI，其折射率靈敏度可達(dá)到14.7pm/mm（0.01RI，和溶液的作用長(zhǎng)度為40mm），是普通LPFGs形成的MZI的3.5倍(4.2p

6、m/mm)；(4)對(duì)RLPFG-MZI的溫度特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。
　　綜上所述，本文通過設(shè)計(jì)制作出級(jí)聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵，實(shí)現(xiàn)了一類復(fù)雜譜線的光纖光柵結(jié)構(gòu)，并對(duì)這種光柵進(jìn)行了理論分析和外界環(huán)境響應(yīng)特性的研究。另一方面，由于級(jí)聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型長(zhǎng)周期光纖光柵具有獨(dú)特的光學(xué)特性，因此這種光柵結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感系統(tǒng)中，如粗波分復(fù)用器CWDM，可調(diào)諧環(huán)形激光器，波長(zhǎng)可控光柵型耦合器等。因而，本課題具有重要的學(xué)術(shù)意