局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵的理論仿真與傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵是一種新型的光纖無源器件，且具有其他傳統(tǒng)傳感器無所比擬的優(yōu)勢(shì)，因此，光纖光柵自從誕生以來就受到各界的廣泛關(guān)注，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種特種光柵也應(yīng)運(yùn)而生，其中局部微結(jié)構(gòu)光纖光柵因其有特殊的濾波及傳感特性，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。局部微結(jié)構(gòu)光纖光柵是將原始光柵(光纖布拉格光柵(FBG)或長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG))中柵區(qū)部分均勻分布的包層通過飛秒激光器刻蝕或者腐蝕液腐蝕去掉一部分，形成局部缺陷，此缺陷使得原始光柵的光譜中形成反射或者透

2、射窗口，類似于相移光纖光柵，并且使原始光柵的一些傳感特性發(fā)生了改變，因而使其在通信及傳感領(lǐng)域具有獨(dú)特的傳感優(yōu)勢(shì)。
　　本論文以局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵(LMSLPFG)為研究對(duì)象，在本課題組前期研究工作的基礎(chǔ)上，充實(shí)并完善了其理論分析模型，進(jìn)一步研究了缺陷參數(shù)對(duì)其光譜特性的影響，并拓展了其傳感應(yīng)用領(lǐng)域，主要內(nèi)容包括:
　　1.簡(jiǎn)要介紹了光纖光柵和特種光柵的發(fā)展概況，主要闡述了局部微結(jié)構(gòu)光纖光柵及局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵的發(fā)展歷史

3、及研究現(xiàn)狀，同時(shí)介紹了局部微結(jié)構(gòu)光纖光柵的傳感優(yōu)勢(shì)。
　　2.對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵的模式耦合進(jìn)行了理論分析，并結(jié)合傳輸矩陣分析法及相移理論，對(duì)局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行了理論研究，同時(shí)分析了包層半徑對(duì)于長(zhǎng)周期光纖光柵的影響，并通過MATLAB軟件仿真得到了對(duì)稱結(jié)構(gòu)的局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵的光譜圖，在此基礎(chǔ)上，仿真并詳細(xì)討論了缺陷長(zhǎng)度、深度、位置和個(gè)數(shù)對(duì)其光譜的具體影響。
　　3.詳細(xì)介紹了兩種制作局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵的方

4、法，并采用化學(xué)腐蝕法實(shí)際制作了兩根局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵;討論了局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度、折射率和彎曲的傳感特性，并分別用制作出的1號(hào)和2號(hào)兩根局部微結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵對(duì)溫度、折射率與彎曲曲率進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)用1號(hào)光柵測(cè)量了外界環(huán)境的溫度與折射率，用2號(hào)光柵測(cè)量了外界環(huán)境的溫度與彎曲曲率。兩根光柵的左右兩透射阻帶和透射通帶對(duì)溫度的變化均成線性關(guān)系，且其敏感系數(shù)基本相同，均約為0.05nm/℃，而1號(hào)光柵中兩透射阻帶的折射率敏感系