光纖光柵是一種光纖無(wú)源器件,廣泛應(yīng)用于光學(xué)均衡、濾波、傳感等領(lǐng)域。電弧放電法是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的長(zhǎng)周期光纖光柵制作方式,在用于不同類型的光纖、不同折射率調(diào)制要求時(shí),使用的電流參數(shù)各不相同,但電弧放電對(duì)光纖折射率、殘余應(yīng)力的影響并沒(méi)有系統(tǒng)定量的研究,此外,電弧放電法制作的長(zhǎng)周期光纖光柵折射率調(diào)制較低,形成的器件往往尺寸偏大,影響實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)以上問(wèn)題,本論文建立了基于三維相位顯微技術(shù)的光纖殘余應(yīng)力和折射率的檢測(cè)理論和實(shí)驗(yàn)方法,通過(guò)此技術(shù),對(duì)電弧放電過(guò)程對(duì)光纖折射率、殘余應(yīng)力的影響做了深入研究。提出一種新的不同種光纖熔接成柵的特殊結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光纖光柵理論,在此基礎(chǔ)上制作了第一根樣品并對(duì)其特性進(jìn)行了檢測(cè)。本論文的主要內(nèi)容:1.基于三維定量相位顯微技術(shù),對(duì)光纖橫截面和縱向的殘余應(yīng)力、折射率分布隨放電電流參數(shù)的變化進(jìn)行了研究,得到了系統(tǒng)定量的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了縱向殘余應(yīng)力的高斯函數(shù)分布以及其飽和效應(yīng);該研究成果對(duì)未來(lái)制作高性能的長(zhǎng)周期光纖光柵以及優(yōu)化基于電弧放電法的長(zhǎng)周期光纖光柵制作技術(shù)具有指導(dǎo)意義;2.提出了利用弱電弧放電來(lái)制作長(zhǎng)周期光纖光柵的理論,提出一種對(duì)弱電弧制作的長(zhǎng)周期光纖光柵殘余應(yīng)力的調(diào)制進(jìn)行模擬的方法。并利用模式耦合理論,對(duì)此長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜進(jìn)行了模擬;3.提出不同種光纖熔接成柵的新型長(zhǎng)周期光纖光柵理論。該新型光柵通過(guò)將不同類型的兩種光纖以一定次序熔接而成從而獲得折射率的周期性調(diào)制。利用此理論,通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和色散補(bǔ)償光纖熔接成柵,制作了不同種光纖長(zhǎng)周期光纖光柵樣品,對(duì)并其耦合特性進(jìn)行了檢測(cè);4.利用不同種光纖長(zhǎng)周期光纖光柵制作溫度和應(yīng)力傳感器并對(duì)此其的溫度和應(yīng)力傳感性能進(jìn)行了研究,測(cè)試了其靈敏度。該研究成果對(duì)未來(lái)制作高性能低成本結(jié)構(gòu)緊湊的新型長(zhǎng)周期光纖光柵具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN253
【部分圖文】：

長(zhǎng)周期光柵是不同于短周期光柵的一種新型光纖光柵，其特點(diǎn)是同向傳輸?shù)??纖芯基模和包層模之間發(fā)生能量耦合，從而形成一個(gè)透射型帶阻濾波器，無(wú)后向??反射。兩種光纖光柵的結(jié)構(gòu)和反射譜如圖１－２所示。??４??

了溫度和應(yīng)力的同時(shí)檢測(cè)［５？５２］，還被應(yīng)用于折射率［５３］、加速度［５４］等物理量的檢測(cè)。??電弧放電法制作長(zhǎng)周期光纖光柵通常使用逐點(diǎn)寫(xiě)入的方式，制作裝置包括寬??光譜光源，移動(dòng)控制臺(tái)，放電電極，準(zhǔn)直系統(tǒng)，光譜分析儀，制作系統(tǒng)如圖１－４??所示。準(zhǔn)直系統(tǒng)通常由重量砝碼和兩個(gè)Ｖ型槽組成，用來(lái)保證制作光柵過(guò)程中光??１１??

個(gè)周期的距離，再次使用電極對(duì)光纖進(jìn)行放電，通過(guò)這樣的方式在光纖內(nèi)部逐點(diǎn)??寫(xiě)入周期性的折射率調(diào)制。使用光譜分析儀對(duì)透射光譜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，重復(fù)以上??放電過(guò)程直到形成理想的諧振峰。圖１－５顯示了電弧放電法制作的長(zhǎng)周期光纖光柵??的透射譜，隨著周期的增多，其光譜諧振峰的演化過(guò)程［５５］。??電弧放電法不需要復(fù)雜昂貴的激光設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，對(duì)系統(tǒng)要求低�？梢宰�??由調(diào)節(jié)光柵周期長(zhǎng)度和周期個(gè)數(shù)來(lái)控制透射光譜，可以定制放電電流的強(qiáng)度和時(shí)??間來(lái)調(diào)整諧振峰的波長(zhǎng)和強(qiáng)度。此外，電弧放電法對(duì)光纖的光敏性沒(méi)有要求，不??需要對(duì)光纖進(jìn)行增敏處理，因此可以在所有種類的光纖中制作光柵等。??１２??
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本文編號(hào)：2878103