【摘 要】
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光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）因其优异的性能而被广泛应用,但由于传统FBG的光栅结构周期性调制在纤芯处,大大降低了纤芯中导波光对周围环境的敏感度,为了实现光纤光栅多参量传感应用和低成本的需求,本文对D型单模光纤刻蚀光栅结构的制作进行研究。首先,论文对D型光纤结构和物理光栅结构的制作方法进行详细综述,分析这些方法存在的优势和不足,提出了一种具有保护和研磨厚度控制功能的D型
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光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）因其优异的性能而被广泛应用,但由于传统FBG的光栅结构周期性调制在纤芯处,大大降低了纤芯中导波光对周围环境的敏感度,为了实现光纤光栅多参量传感应用和低成本的需求,本文对D型单模光纤刻蚀光栅结构的制作进行研究。首先,论文对D型光纤结构和物理光栅结构的制作方法进行详细综述,分析这些方法存在的优势和不足,提出了一种具有保护和研磨厚度控制功能的D型光纤刻蚀光栅（D-Fiber Etched Grating,DFEG）结构制备方法。然后,在分析FBG的工作机制的理论基础上,采用COMSOL软件对D型端面的SMF-28单模光纤二维模型进行仿真,通过分析D型光纤平坦面-空气界面处电场的连续性分布来确定剩余包层厚度。根据COMSOL软件的仿真结果,采用Rsoft数值仿真软件对DFEG的基本参数进行仿真,探索反射光谱随基本参数改变的变化规律。最后,以数值仿真为理论指导,进行D型光纤刻蚀长周期光栅（D-Fiber Etched Long Period Grating,DFELPG）结构的制作与表征。在制作阶段涉及研磨模具、基准光纤微型槽、微型槽固定盘、光刻掩模板的设计制作和光纤研磨、光刻、反应离子刻蚀等加工工艺;以采用普通光刻和刻蚀设备就能制作的长周期光纤光栅为例,进行了D型光纤的研磨、固化、清洗、甩胶、刻蚀、除胶等具体工艺研究,并对刻蚀完成的DFELPG结构进行了刻蚀界面的表征和光谱特性测试与分析,得到刻蚀沟道深度和宽度分别为200nm、275μm,损耗峰出现在1540～1555nm的波长范围内。综上,本文通过理论分析,软件仿真获得DFEG结构基本参数,结合成熟的半导体工艺对光栅结构进行制作、结构参数测量和透射谱测试分析,为后续低成本、高精度、多参量传感应用的DFEG结构的制作打下坚实的基础。
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