二氧化碳激光制作的長周期光纖光柵特性及應用研究.pdf

1、采用二氧化碳激光制作的長周期光纖光柵是當前光纖通信和光纖傳感領域研究的熱點之一。二氧化碳激光作為一種不同于紫外激光方法的長周期光纖光柵的制作光源具有成本低，可靠性高，適用光纖類型廣泛等優(yōu)點，基于這種方法制作的長周期光纖光柵引起人們越來越多的關注。本文研究了二氧化碳激光器制作的長周期光纖光柵的特性及相關領域的應用基礎研究，包括光柵中的新的非對稱模式耦合特性，腐蝕光柵包層對光柵進行模式控制，周期啁啾隨步長變化的光柵特性以及級聯(lián)長周期光纖光柵

2、的偏振及其在可開關三波長摻鉺環(huán)形光纖激光器中的應用。本研究自行搭建了一個利用連續(xù)二氧化碳激光單側面曝光制作長周期光纖光柵的實驗平臺，并對平臺進行了一些優(yōu)化，在平臺基礎上進行了制作長周期光纖光柵的研究。 ⑴利用激光與物質相互作用理論和光纖模式耦合理論，結合有限元分析方法，對激光作用前后的光纖的模式進行了分析，創(chuàng)新性地提出這種光柵起源于光纖在二氧化碳激光作用下形成的非對稱模式耦合。這一結論對于二氧化碳激光制作長周期光纖光柵有重要的指

3、導意義，而且這種方法也提供了一種除了傾斜光柵外能夠將光耦合到對稱性不相同的模式上的新方法，這在模式耦合以及色散補償及傳感方面有重要的作用。 ⑵對長周期光纖光柵包層進行氫氟酸腐蝕的實驗研究。非對稱模式耦合產生的光柵與通常的對稱模式的光柵透射譜不同，而且隨腐蝕進行，損耗峰變化情況比較復雜：一方面不同模式耦合的損耗峰的紅移速率不一樣；另一方面經過一段時間后，一些模式的損耗峰消失。這些現(xiàn)象反映了光柵中存在多個模式耦合(包含非對稱模式)，

4、也證實了導致光纖模式變化的非對稱的光纖折射率分布集中于光纖包層靠近外層介質處。這個實驗實現(xiàn)了一種新型的控制模式耦合的方法。 ⑶利用二氧化碳激光制作了周期隨步長變化的啁啾長周期光纖光柵，實現(xiàn)了周期的分段線性啁啾，首次實現(xiàn)了周期的級聯(lián)線性啁啾以及反對稱級聯(lián)線性啁啾。通過測量光譜，發(fā)現(xiàn)通過周期啁啾和折射率啁啾一樣，可以實現(xiàn)特殊光譜的整形。對于級聯(lián)線性啁啾的光柵施加軸向應力，實現(xiàn)了所有損耗峰最大1.6nm的調諧量和-0.559pm/με