雙芯長(zhǎng)周期光纖光柵制備方法及特性研究.pdf

1、人類社會(huì)經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展演變過程,目前進(jìn)入了一個(gè)高度信息化的時(shí)代,信息化已經(jīng)成為當(dāng)代發(fā)展的大趨勢(shì),信息化程度也成為衡量國家現(xiàn)代化水平重要標(biāo)志之一。在越來越多的科學(xué)技術(shù)融入到人們的生活中的同時(shí),人們對(duì)信息的需求更是與日俱增,高速率、大容量的信息傳輸成為眾多學(xué)者的共建目標(biāo)。光纖以及以光纖為基礎(chǔ)的各類光纖器件作為通信領(lǐng)域中的重要組成部分,在信息化高速發(fā)展中發(fā)揮著主力軍的作用。長(zhǎng)周期光纖光柵因其具有插入損耗低、制作工藝簡(jiǎn)單、無后向散射等優(yōu)點(diǎn),廣泛

2、應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。
　　 本文在國內(nèi)外學(xué)者的研究基礎(chǔ)上,提出了采用改進(jìn)的CO2激光寫入技術(shù)在傳統(tǒng)單芯光纖及特殊結(jié)構(gòu)的雙芯光纖上制備長(zhǎng)周期光纖光柵的方法,并對(duì)光纖光柵的光譜特性和傳感特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文研究的主要內(nèi)容包括:
　　 1.設(shè)計(jì)制作了一套三維光纖同軸旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng),能夠滿足CO2激光脈沖單側(cè)曝光、多角度曝光、旋轉(zhuǎn)曝光等不同制作需求,并可以完成長(zhǎng)周期光纖光柵寫入后立即進(jìn)行應(yīng)變特性的測(cè)試以及輔助彎

3、曲特性的測(cè)試。
　　 2.研究了采用對(duì)稱雙側(cè)曝光寫入方法用CO2激光制作的長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)的光譜特性及傳感特性。對(duì)稱雙側(cè)曝光寫入法首先在光纖的一側(cè)寫入LPFG,然后在光纖橫截面圓周上與首次曝光對(duì)稱的另一側(cè)以相同的能量和參數(shù)寫入相同周期的LPFG,雙側(cè)曝光使光纖折射率先后兩次分別發(fā)生周期性變化。通過透射譜的演變發(fā)現(xiàn),在對(duì)稱的一側(cè)再次寫入LPFG會(huì)削弱首次曝光的透射譜,且諧振波長(zhǎng)會(huì)向長(zhǎng)波方向漂移。
　　 3.研究了

4、采用非對(duì)稱雙側(cè)曝光方法制作的長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)的傳輸譜特性和傳感特性。非對(duì)稱熱應(yīng)力作用的理論分析表明,先后兩次熱應(yīng)力作用的角度差的不同,導(dǎo)致長(zhǎng)周期光纖光柵諧振峰會(huì)向長(zhǎng)波或短波方向漂移。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果一致,并得出了長(zhǎng)周期光纖光柵諧振波長(zhǎng)漂移方向隨方位角度差的變化規(guī)律,這一特性可用于長(zhǎng)周期光纖光柵制備過程中對(duì)光柵諧振波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)與控制。
　　 4.根據(jù)模式耦合理論分析了纖芯偏移的長(zhǎng)周期光纖光柵的纖芯、包層有效折射率的變

5、化,并進(jìn)行了模擬計(jì)算。在此基礎(chǔ)上提出了一種基于雙芯光纖長(zhǎng)周期光纖光柵,這種器件結(jié)構(gòu)能夠?qū)蓚€(gè)平行的長(zhǎng)周期光纖光柵集成在一根光纖中。本文結(jié)合兩個(gè)平行正規(guī)光波導(dǎo)之間的模式耦合,建立了對(duì)稱雙芯長(zhǎng)周期光纖光柵模式耦合理論模型,并對(duì)光譜特性進(jìn)行了深入分析和模擬計(jì)算。
　　 5.通過CO2激光脈沖單側(cè)曝光以及加扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力曝光兩種方法在一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的偏雙芯光纖中分別實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期光纖光柵的制備。我們發(fā)現(xiàn)采用單側(cè)曝光方法制作的雙芯長(zhǎng)周期光纖光柵