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CO_2激光对称烧写长周期光纤光栅的研究

作　者: 解宇
导　师: 于清旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 长周期光纤光栅模式耦合理论残余应力释放弯曲特性高温特性
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 146次
引　用: 1次
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内容摘要

本文在对比了多种长周期光纤光栅（LPFG）的制各方法的基础上,着重针对CO₂激光对称烧写方法制备LPFG进行了实验研究。实验发现,此种方法制备的LPFG与其他LPFG在传感特性方面的差异主要表现在弯曲敏感度、偏振相关损耗和温度敏感度等方面。本文的目的是通过理论计算与实验结果的分析,研究CO₂激光对称烧写方法的成栅机理;实验得到此种LPFG的弯曲敏感度和温度敏感度以完善其传感参数;并对其特殊的传感特性给出较为合理的理论解释。本论文实现和完善了CO₂激光对称烧写方法制备LPFG的实验方法。实验中,能够实现SLED光源范围内（1400nm～1600nm）任意位置光栅的写入,并可以通过控制写入外加拉力、激光占空比和脉冲个数等调节光栅的插入损耗和峰值宽度。利用残余应力释放的原理解释了在不外加形变拉力的情况下制备LPFG的成栅原理,完善CO₂激光对称烧写方法制备LPFG的制备理论。测量了CO₂激光对称烧写方法制备LPFG的弯曲特性和高温特性。通过弯曲特性的测量发现与CO₂激光单面写入LPFG相比,对称烧写方法制备LPFG的弯曲敏感性对方向的依赖性小,在0～3m^-1的弯曲范围内波长漂移均小于4nm,不存在某一特殊的温度敏感方向。通过高温特性测量发现LPFG在由850℃加热至1050℃的过程中,谐振损耗峰幅值随温度的增加快速减小,直至谐振峰完全消失,光栅被永久性抹除。通过与其他方法写入的光栅比较,我们认为,不产生物理形变、完全依靠残余应力释放实现的光栅效应是以上特性的合理解释。升温过程中,随着激光写入点以外的部分光纤内部应力的释放,CO₂激光束写入对光纤造成的平均调制率下降,表现为光栅效应逐渐减小。最终,随着应力释放接近写入强度,光栅效应基本消失。本论文的工作为LPFG器件在光纤通信和光纤传感技术中的广泛应用的奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
1 绪论  7-15
  1.1 光纤光栅在光纤通信和光纤传感中的应用  7-9
    1.1.1 光纤通讯领域  7-8
    1.1.2 光纤传感领域  8-9
  1.2 长周期光纤光栅概述  9-13
    1.2.1 长周期光纤光栅的发展  9-10
    1.2.2 近年来国内外的研究进展  10-13
  1.3 论文的主体结构  13-15
2 光纤光栅的模式耦合理论  15-20
  2.1 直角坐标系下的相位匹配条件  15-18
  2.2 柱坐标系下耦合功率转移系数和透射光峰值损耗  18-20
3、长周期光纤光栅的制备  20-29
  3.1 多种制备技术的介绍  20-21
  3.2 CO_2激光三束对称聚焦写入方法制备 LPFG  21-25
  3.3 实验制备的不同特性光栅简介  25-29
4、长周期光纤光栅传感特性研究  29-44
  4.1 基于三束对称聚焦写入LPFG的温度特性研究  29-39
    4.1.1 谐振波长的温度灵敏性  29-30
    4.1.2 损耗峰值的温度特性  30-31
    4.1.3 实验结果及分析  31-39
  4.2 长周期光纤光栅应变特性  39-40
  4.3 长周期光纤光栅的弯曲特性测试  40-44
总结  44-45
参考文献  45-51
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  51-52
致谢  52-53
大连理工大学学位论文版权使用授权书  53

CO_2激光对称烧写长周期光纤光栅的研究

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