微結(jié)構(gòu)光纖光柵的理論與實驗研究.pdf

1、光纖光柵是最重要的光無源器件之一,它作為一種模式耦合器件,具有體積小、成本低、與光纖系統(tǒng)天然兼容等優(yōu)點,在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。近年來迅猛發(fā)展的微結(jié)構(gòu)光纖,為光纖光柵技術(shù)的進一步發(fā)展提供了新的平臺。一方面,微結(jié)構(gòu)光纖光柵具有優(yōu)越的光譜特性和嶄新的潛在應(yīng)用價值。另一方面,微結(jié)構(gòu)光纖光柵反過來也為分析和揭示微結(jié)構(gòu)光纖的模式特性和色散特性提供了重要的實驗手段。因此,微結(jié)構(gòu)光纖光柵的研究具有重要的理論和實用價值。
　　

2、本論文的選題來源于國家973計劃:“基于微結(jié)構(gòu)光纖的新型功能器件、異質(zhì)兼容結(jié)構(gòu)與光電子集成”(編號:2010CB327605)以及國家自然科學(xué)基金:“全固光子帶隙光纖及全固光子帶隙光纖光柵研究”(編號:10774077)、“基于光子帶隙光纖的可調(diào)諧光電子器件”(課題編號:50802044)等項目中的內(nèi)容。本論文闡述了微結(jié)構(gòu)光纖光柵的模式耦合理論,用不同方法在多種微結(jié)構(gòu)光纖中成功寫制了布喇格和長周期光柵,并對它們的光譜特性、耦合機理及可能

3、應(yīng)用作了詳細研究和分析,主要研究工作和創(chuàng)新性成果包括:
　　 1.提出了以在柚子型微結(jié)構(gòu)光纖和單模光纖的熔接點處曝光寫制成功的長周期光柵為基礎(chǔ)的雙參數(shù)測量傳感器。通過設(shè)計長周期光柵的參數(shù),使得單模光纖中基模與包層模式耦合和柚子光纖中基模與纖芯LP11模式耦合的諧振峰同時出現(xiàn)在透射譜中,根據(jù)兩套諧振耦合峰隨外界溫度和力學(xué)參量的敏感差異,實現(xiàn)了單個光柵的雙參數(shù)測量。
　　 2.提出并理論設(shè)計了基于功能材料填充的波長位置和波長

4、間隔可調(diào)諧的雙通道微結(jié)構(gòu)光纖Bragg光柵濾波器。通過將功能材料填充入纖芯寫有Bragg光柵的高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖中,通過改變功能材料的折射率,從而改變光纖的雙折射特性,進而實現(xiàn)波長位置和波長間隔的可調(diào)諧濾波器。
　　 3.利用紫外曝光相位掩模側(cè)寫技術(shù)在全固光子帶隙光纖的包層中成功寫入Bragg光柵陣列,并觀察到前向LP01超模向后向LP01超模耦合形成的諧振峰。該諧振峰的帶寬遠大于普通單模光纖Bragg光柵,深入研究了該光柵的光