基于光纖光柵的光纖延遲線研究.pdf

1、基于光纖延遲線的實(shí)時(shí)延時(shí)技術(shù)有效克服了相控陣?yán)走_(dá)在寬帶寬角掃描情況下出現(xiàn)的波束偏移和脈沖展寬問題。隨著光纖光柵寫入技術(shù)的成熟，光纖光柵器件被廣泛應(yīng)用于光通信和光纖傳感領(lǐng)域，近年來也被用于研制光纖延遲線。
　　本文首先對(duì)光纖布拉格光柵（FBG）進(jìn)行了研究。用非規(guī)則光波導(dǎo)耦合模理論推導(dǎo)了均勻 FBG的耦合模方程，通過方程的解析解得到均勻 FBG的反射譜和時(shí)延特性，并在此基礎(chǔ)上用傳輸矩陣法分析得出線性啁啾光纖布拉格光柵（LCFBG）的反

2、射譜和時(shí)延特性。借助Matlab工具，深入分析了折射率調(diào)制深度、光柵柵區(qū)長(zhǎng)度以及啁啾系數(shù)對(duì)以上兩類FBG傳輸特性的影響。接下來研究了常用的六種光纖光柵切趾函數(shù)，發(fā)現(xiàn)切趾能有效抑制光纖光柵反射譜的震蕩和時(shí)延曲線的抖動(dòng)，從而改善光纖光柵的傳輸特性。其中，sinc函數(shù)和tanh函數(shù)能更加靈活的對(duì)LC F BG進(jìn)行切趾，并能達(dá)到更好的切趾效果。其次，理論分析了LCFBG的溫度、應(yīng)變傳輸特性。溫度變化引發(fā)的熱膨脹效應(yīng)和熱光效應(yīng)，以及應(yīng)變引起的光柵

3、周期變化和彈光效應(yīng)均使得LCFBG的反射譜發(fā)生偏移，從而改變了LCFBG的時(shí)延特性。然后，實(shí)驗(yàn)研究了LCFBG的溫度、應(yīng)變傳輸特性。裸光纖光柵的溫度靈敏度較低，實(shí)驗(yàn)時(shí)用紫銅片對(duì)其進(jìn)行了貼片式溫度增敏封裝，結(jié)果表明增敏后LCFBG的溫度靈敏度提升了3.1倍，在0~70℃溫度變化范圍內(nèi)，LCFBG的反射譜中心波長(zhǎng)偏移量由0.7nm增加到2.73nm。應(yīng)變實(shí)驗(yàn)采用等強(qiáng)度懸臂梁調(diào)制方式，在LC F BG軸向拉伸和壓縮兩種狀態(tài)下，使其反射譜中心波

4、長(zhǎng)偏移了6.45nm。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)LCFBG的布拉格反射波長(zhǎng)偏移量與柵區(qū)溫度以及光柵應(yīng)變的改變量成線性關(guān)系，LCFBG的色散在實(shí)驗(yàn)的溫度和應(yīng)變變化范圍內(nèi)基本不受影響。最后，研究了基于光纖光柵的延遲線。提出了三種基于均勻FBG的4bit光纖延遲線，詳細(xì)分析了它們的延時(shí)性能。研制了基于LCFBG的5bit延遲線，實(shí)現(xiàn)了平均步進(jìn)為5.39ps，精度為2.46ps，延時(shí)范圍為0~168.6ps的延時(shí)。研究了基于應(yīng)變調(diào)制的LCFBG延遲線，在拉伸