光敏光纖與光纖光柵器件研究.pdf

1、光纖Bragg光柵的開拓是繼摻鉺光纖放大器之后光領(lǐng)域的又一重大技術(shù)突破，光纖光柵可以用來(lái)制作光纖激光器、色散補(bǔ)償器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、上/下話路復(fù)用器、EDFA增益均衡器等，這些器件都是全光網(wǎng)絡(luò)所必不可少的。光纖光柵的Bragg波長(zhǎng)隨著溫度、壓強(qiáng)呈良好的線性變化關(guān)系。光纖光柵傳感器在橋梁、隧道、建筑物及航空航天技術(shù)等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。
　　 本課題從光纖光柵制作的基本材料－光敏光纖開始著手進(jìn)行光纖光柵及其系列器

2、件的研究。光敏光纖作為刻寫光柵的材料，對(duì)光柵的性能有著十分重要的影響，在對(duì)光敏光纖和光纖的光敏性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，能夠找到刻寫優(yōu)良性能光柵的材料。
　　 并針對(duì)光纖光柵在實(shí)際應(yīng)用過程中的機(jī)械性能和使用壽命這些實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)光敏光纖的機(jī)械可靠性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為保證刻寫出的光纖光柵的實(shí)際使用性能提供了參考。其次對(duì)光纖光柵器件的制作和測(cè)試工藝進(jìn)行了研究和開發(fā)，為光纖光柵的生產(chǎn)制造和性能測(cè)試提供了工藝方法。再次針對(duì)啁啾光纖光柵色散補(bǔ)

3、償器件，對(duì)器件的用途、設(shè)計(jì)、制造和封裝等工藝進(jìn)行了深入的研究；并對(duì)這種色散補(bǔ)償器件的主要性能特別是群時(shí)延波動(dòng)和相位波動(dòng)、偏振模色散、溫度穩(wěn)定性能等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上對(duì)光敏光纖進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制出了適合應(yīng)用的低偏振模色散包層模抑制型光敏光纖，從而完善啁啾光纖光柵色散補(bǔ)償器件的光纖生產(chǎn)、光柵刻寫、光柵封裝、性能測(cè)試等全部制造生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本論文涉及到材料、光學(xué)、通信、傳感等方面，主要研究成果如下：

4、
　　 (1)闡述了光纖光敏性的機(jī)理，將各種增加光纖光敏性能的方法進(jìn)行了對(duì)比，研究了光柵刻寫用的特種光敏光纖的設(shè)計(jì)和研制。開發(fā)出高摻鍺與鍺硼共摻型兩種光敏光纖，通過不同摻雜的光纖光敏性能的研究，找到了最佳光敏性能光纖的設(shè)計(jì)。并采用ITU-T標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法對(duì)幾種不同摻雜光敏光纖的動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)、篩選強(qiáng)度參數(shù)、抗拉強(qiáng)度參數(shù)等性能進(jìn)行了分析、測(cè)試和研究，得出了優(yōu)化光敏光纖性能的設(shè)計(jì)工藝方案；
　　 (2)根據(jù)光纖光柵型器件在系統(tǒng)中

5、應(yīng)用的需要，針對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：偏振模色散和包層模耦合損耗，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了低偏振模色散包層模下陷型光敏光纖。
　　 開發(fā)出了適合于光纖光柵型器件生產(chǎn)所需要的新型光敏光纖材料。新型設(shè)計(jì)開發(fā)出來(lái)的光敏光纖具有良好的光敏特性，刻寫出的光纖光柵具有很高的邊模抑制比和較低的偏振模色散值，這些特性說明其刻寫材料-新型光敏光纖的良好雙折射性能和包層模抑制的能力；
　　 (3)對(duì)啁啾光纖光柵色散補(bǔ)償器件的光柵制造、封裝、測(cè)試等各個(gè)

6、方面的技術(shù)工藝進(jìn)行了深入的研究開發(fā)。同時(shí)對(duì)啁啾光纖光柵溫度穩(wěn)定性能的高溫封裝方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與理論分析，通過優(yōu)化封裝設(shè)計(jì)與工藝，使得封裝后的色散補(bǔ)償器件能夠達(dá)到較好的溫度穩(wěn)定性；
　　 (4)系統(tǒng)地對(duì)光纖光柵色散補(bǔ)償器件的幾個(gè)重要性能進(jìn)行了研究，對(duì)器件的群時(shí)延、群時(shí)延波動(dòng)和相位波動(dòng)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需求，對(duì)光纖光柵色散補(bǔ)償器件的偏振模色散、偏振相關(guān)損耗、插入損耗等參數(shù)進(jìn)行了原理