電光晶體材料包層光纖Bragg光柵及其傳感應用的研究.pdf

1、本文提出了一種包層為電光晶體材料LiTaO3的新型光纖Bragg光柵，結合電光效應、耦合模理論和同時測量原理等理論，分析了纖芯半徑和外加電場對光柵特性的影響并應用該類型光柵設計了一種新型傳感器。主要研究內容如下：
　　1、研究了芯徑半徑大小和電場強度對基模能量分布、布拉格波長λB、反射率γ、群時延τ、二階色散D和三階色散β3的影響。研究結果表明：
　?。?）半徑恒定條件下，隨著電場強度的不斷增加，基模能量最大值也增加，有效模

2、場面積和光柵布拉格波長不斷減小，反射譜、群時延和二階色散曲線都向短波長方向移動，期間伴隨著反射譜寬度、最大值和最小值的改變，并且布拉格波長處的時延最大，二階色散最小。
　?。?）入射波長恒定條件下，當半徑增加時，反射譜、群時延和二階色散曲線移向高電場，當電場強度增加時，與反射譜、群時延和二階色散曲線對應的半徑也增大。
　?。?）電場一定時，隨著半徑a的逐漸增大時延最大值向長波長移動，即發(fā)生紅移，并且半徑對時延的影響程度與電場

3、強度的大小有關。
　?。?）當波長λ=1550nm，半徑為900nm，電場強度為53×107 v/m時，三階色散β3取得最大值。β3從最小值到最大值的過程中，電場強度改變了1×106 v/m，而半徑只改變了0.1nm，該結果說明三階色散對電場不是很敏感，但是其對半徑極為敏感。
　　2、設計了一種包層為單軸電光晶體LiTaO3的新型光纖Bragg光柵傳感器。單個光纖Bragg光柵的一半包層被施加電場，另一半保持不變，應用耦合模

4、理論、電光效應原理和雙波長法研究了有外加電場時的傳感性能。研究結果表明沒有電場的一半光柵的溫度靈敏度為14.31 pm/℃，與之對應的布拉格波長漂移只與溫度或者應變有關；所加電場強度在0-400×107 v/m之間時，有電場的一半光柵的溫度靈敏度變化范圍為14.12-14.31 pm/℃，與之對應的布拉格波長漂移不僅與溫度或者應變有關，還受到電場強度的影響。因此，應用該傳感器可分辨出溫度、電場強度所引起的布拉格波長漂移，從而實現了溫度-