【摘 要】
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作为横波的基本特征,偏振在现代光学系统中的应用变得尤为重要。特别是光纤通信系统中,偏振不确定性已成为全光网络进一步提速扩容的阻碍。为了实现对光波偏振态的调节和控制,全光纤偏振器件因其体积小、结构简单、易于集成等优势在各种光纤系统中得到了广泛的应用。45°倾斜光纤光栅是一种基于布儒斯特定律的光栅器件,利用倾斜的光栅结构巧妙地实现线偏振输出,同时,结构简单、制备工艺成熟、工作带宽大、偏振消光比高等优势
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作为横波的基本特征,偏振在现代光学系统中的应用变得尤为重要。特别是光纤通信系统中,偏振不确定性已成为全光网络进一步提速扩容的阻碍。为了实现对光波偏振态的调节和控制,全光纤偏振器件因其体积小、结构简单、易于集成等优势在各种光纤系统中得到了广泛的应用。45°倾斜光纤光栅是一种基于布儒斯特定律的光栅器件,利用倾斜的光栅结构巧妙地实现线偏振输出,同时,结构简单、制备工艺成熟、工作带宽大、偏振消光比高等优势使45°倾斜光纤光栅很好地满足了未来光纤通信、光纤传感、光纤激光等领域对偏振器件小型化、易集成的应用需求。本论文针对45°倾斜光纤光栅现有研究中理论研究不充分、应用研究相对局限的问题,系统地开展关于其偏振和辐射特性的理论和实验研究,并进行了相关的应用拓展。论文主要内容包括:（1）针对扫描法刻写45°倾斜光纤光栅效率低的问题,搭建基于准分子激光器和相位掩模板的45°倾斜光纤光栅直写制备平台,实验优化工艺参数,并制备不同长度的45°倾斜光纤光栅。（2）针对现有45°倾斜光纤光栅偏振消光比大小及带宽受限于制备工艺的问题,对45°倾斜光纤光栅偏振特性进行性能优化研究,基于45°倾斜光纤光栅互易性特点,提出了反射式45°倾斜光纤光栅,实现了偏振消光比大于60 d B;在理论上提出级联光栅设计,可实现大于200 nm的超宽带偏振消光光谱。（3）开展基于45°倾斜光纤光栅偏振特性的应用研究,基于45°倾斜光纤光栅线偏振起偏特性和扭曲光纤的双折射效应,提出一种温度不敏感的高灵敏度角位移传感结构,利用45°倾斜光纤光栅的高偏振消光比,其最高角位移灵敏度可达66.715d B/rad;基于45°倾斜光纤光栅宽偏振光谱带宽的特性和保偏光纤的双折射特性,提出了一种全光纤Solc滤波器,实现了滤波带宽和自由光谱范围的灵活独立控制;基于反射式45°倾斜光纤光栅的高偏振消光比及其中啁啾光纤光栅的色散调控特性,实现正、负色散条件下高信噪比的脉冲输出,正色散条件下的类噪声脉冲信噪比高达53.2 d B,负色散条件下的孤子脉冲信噪比高达86.2 d B。（4）开展基于45°倾斜光纤光栅辐射特性的分析及应用研究。构建45°倾斜光纤光栅的辐射模分析模型,并实验研究45°倾斜光纤光栅辐射模分布特点;提出了基于45°倾斜光纤光栅的全光纤偏振分束器,分别在单波长光纤激光和锁模光纤激光系统中实现高偏振度激光输出。针对辐射模分布不规则制约其进一步应用的问题,开展45°倾斜光纤光栅辐射模整形技术的理论和制备工艺研究,并在实验上实现了光栅辐射模的整形。
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