長(zhǎng)周期光纖光柵的光學(xué)特性分析及飛秒激光制造方法研究.pdf

1、光纖光柵是在光纖光學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型光纖器件，功能多樣，性能優(yōu)異，已經(jīng)在光纖通信和光纖傳感等信息領(lǐng)域產(chǎn)生了重要作用并迅速發(fā)展，各種新型結(jié)構(gòu)形式和功能的光纖光柵不斷涌現(xiàn)。
　　 目前，光纖光柵的光學(xué)分析與制造技術(shù)都仍然是研究熱點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展前沿，新的制造技術(shù)的發(fā)展可以加工出性能更好的光纖光柵，其中飛秒激光制造方法賦予了光纖光柵更多的卓越性能，其溫度穩(wěn)定性獲得了顯著提升，也由此擴(kuò)展了光纖光柵在石油鉆井等特殊工況的重要應(yīng)用。

2、>　　 為了實(shí)現(xiàn)高性能光纖光柵的高精度制造目標(biāo)，本論文以長(zhǎng)周期光纖光柵為研究對(duì)象，從制造學(xué)科角度進(jìn)行了光纖光柵的光學(xué)分析與制造方法研究。
　　 論文的主要研究工作如下:
　　 1、基于耦合模理論，建立了長(zhǎng)周期光纖光柵的光學(xué)分析模型，系統(tǒng)地仿真研究了光柵周期、光柵長(zhǎng)度、占空比、包層折射率、纖芯折射率調(diào)制深度等長(zhǎng)周期光柵參數(shù)變化對(duì)其光譜特性的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明:光柵周期的變化使各階模式的諧振波長(zhǎng)改變，且高階模諧振波長(zhǎng)比

3、低階模更敏感;光柵長(zhǎng)度（周期數(shù)）的變化不會(huì)引起諧振波長(zhǎng)變化，但增加光柵長(zhǎng)度使損耗強(qiáng)度先增加，達(dá)到過(guò)耦合后使損耗強(qiáng)度減小;增大光柵占空比，諧振波長(zhǎng)往長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且高階模比低階模敏感;隨著包層模折射率增大，諧振波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，且高階模比低階模敏感;纖芯折射率的調(diào)制深度變化不會(huì)引起諧振波長(zhǎng)變化，但增大纖芯折射率的調(diào)制深度，耦合損耗峰首先增強(qiáng)，直到過(guò)耦合后損耗峰強(qiáng)度降低。
　　 2、研究了長(zhǎng)周期光纖光柵制造誤差對(duì)其光譜特性的影響規(guī)

4、律，確定了影響光柵光學(xué)性能的重要制造誤差，為長(zhǎng)周期光纖光柵制造過(guò)程的參數(shù)選擇和誤差控制提供了理論依據(jù)。仿真結(jié)果表明:制造過(guò)程沿光柵長(zhǎng)度方向（即軸向）運(yùn)動(dòng)誤差導(dǎo)致的光柵周期誤差對(duì)光柵光譜特性的影響取決于其光柵周期平均值;纖芯折射率調(diào)制深度誤差主要影響損耗強(qiáng)度，對(duì)諧振波長(zhǎng)位置影響很小。
　　 3、研究了飛秒激光制造長(zhǎng)周期光纖光柵時(shí)纖芯折射率改變的機(jī)理以及光纖材料對(duì)飛秒激光的非線性吸收機(jī)制，進(jìn)行了飛秒激光制造長(zhǎng)周期光纖光柵的實(shí)驗(yàn)研究，