帶通長周期光纖光柵制作及其應(yīng)用實驗研究.pdf

1、本文主要研究三種帶通長周期光纖光柵(LPFG)，包括干涉式帶通LPFG、反射式帶通LPFG和透射式帶通LPFG。論文首先理論分析并實驗研究了干涉式帶通LPFG的扭曲特性，隨后為了實現(xiàn)寬帶寬LPFG的解調(diào)和長距離傳感器，系統(tǒng)研究了利用光纖環(huán)形激光器實現(xiàn)LPFG帶寬窄化的方法，并基于反射式LPFG和光纖環(huán)形激光器實現(xiàn)了LPFG的長距離測量。最后論文基于非對稱包層模激發(fā)和耦合原理設(shè)計制作了一種透射式帶通LPFG，這種濾波器具有制作簡單及結(jié)構(gòu)緊

2、湊的優(yōu)點，在波分復(fù)用系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用。論文的主要內(nèi)容包括：
　　 1.利用兩個級聯(lián)旋轉(zhuǎn)折變型LPFG形成Mach-Zehnder干涉儀(MZI，即干涉式帶通LPFG)，并對其扭曲特性進行研究。實驗結(jié)果表明干涉譜的漂移方向與施加的扭曲方向有關(guān)，對MZI施加逆時針方向的扭曲時，MZI的干涉譜向長波方向漂移，反之，向短波方向漂移。在±100rad/m的扭曲范圍內(nèi)，波長為1576nm的波谷的扭曲靈敏度為0.10nm/(rad/m)。然

3、后MZI被置入光纖環(huán)形激光器的環(huán)形腔內(nèi)并將其同時作為帶通濾波器和扭曲傳感器，傳感器的線寬被壓縮至小于0.06nm。當(dāng)光譜儀的波長分辨率為10pm時傳感器的扭曲分辨率可達0.12rad/m，而且通過激光器波長的漂移方向可以直接判斷扭曲方向。
　　 2.基于LPFG的耦合理論及空芯光纖的導(dǎo)光機制提出反射式帶通LPFG，其制作方法是在LPFG的尾端熔接一段空芯光纖，兩段光纖纖芯分界面上的Fresnel反射可以通過增大熔接機的放電量和單

4、模光纖的推進距離消除。然后把帶通LPFG置入光纖環(huán)形激光器的次環(huán)中，將帶通LPFG同時作為傳感器和濾波器對1km以外地點處的溫度進行測量。在20-150℃范圍內(nèi)，激光器波長隨溫度升高發(fā)生紅移，其溫度靈敏度約為0.0254nm/℃。反射式帶通LPFG可以與基于光纖布拉格光柵(FBG)的長距離準(zhǔn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò)兼容，因此帶通LPFG可以用于測量FBG不能測量的高溫或者利用LPFG和FBG實現(xiàn)多參數(shù)同時測量。
　　 3.研究了兩段單模光

5、纖偏置熔接激發(fā)非對稱包層模的原理，并利用LPFG的耦合原理將LPFG由透射式的帶阻濾波器變成帶通濾波器。兩段單模光纖橫向偏置為40μm時，在其中一根光纖上利用CO2激光器寫入非對稱LPFG便可形成帶通LPFG，但其通帶中心波長的相對能量小于-10dB。模擬結(jié)果表明兩段單模光纖在同樣的橫向偏置距離下，非對稱LPFG比折射率調(diào)制深度相同的對稱LPFG對包層模的耦合效率更高。在橫向偏置40μm的兩段單模光纖上寫入相同LPFG形成的帶通濾波器的