【摘 要】
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光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）在光纤传感和光纤通讯中是一个重要的器件,一直有着广泛的应用。FBG在制造过程中光纤的折射率将被永久改变。近年来,另外一种光纤光栅,动态光栅,引起了广泛的研究兴趣。与传统的FBG相比,这种动态光纤光栅无需永久改变纤芯的折射率。动态光栅只在光波参与作用时产生,无光波作用时恢复为原本的光纤,因而具有极大的灵活性。在众多动态光栅中,一种基于受
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光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）在光纤传感和光纤通讯中是一个重要的器件,一直有着广泛的应用。FBG在制造过程中光纤的折射率将被永久改变。近年来,另外一种光纤光栅,动态光栅,引起了广泛的研究兴趣。与传统的FBG相比,这种动态光纤光栅无需永久改变纤芯的折射率。动态光栅只在光波参与作用时产生,无光波作用时恢复为原本的光纤,因而具有极大的灵活性。在众多动态光栅中,一种基于受激布里渊散射的布里渊动态光栅（Brillouin dynamic grating,BDG）,在光信号处理、微波光子学和分布式传感中有广泛的应用前景。本文采用偏振解耦方法在保偏光纤中产生BDG,并对其光谱特性进行测量与分析,主要研究内容如下:首先,本文基于受激布里渊散射的理论建立了保偏光纤中BDG的产生及光谱探测的物理模型,推导了在BDG的产生和检测过程中四个光波相互作用的耦合波方程。在假设保偏光纤双折射均匀分布的理想条件下对BDG的散射光谱进行了数值模拟,得到理想情况下的BDG光谱,同时模拟结果显示出随着光纤长度的增加,BDG光谱带宽变窄,与传统FBG的理论一致。然后,我们完成了BDG产生和光谱探测的实验系统的搭建,并对不同长度的保偏光纤的BDG的光谱进行探测。实验观察到了BDG光谱具有谱线展宽和多峰结构特点,与理想状态下模拟得到的结果有较大出入。造成这一现象的原因可以被归结于保偏光纤的双折射分布不均匀引起的。因而,接下来我们使用光频域反射仪（OFDR）测量保偏光纤纤芯双折射分布,并利用此结果对BDG光谱重新进行模拟,期望能够证实以上结论。我们研究了不同空间分辨率情况下双折射的测量精度,最终采用了8 cm空间分辨率的测量精度,测量了三种不同长度的保偏光纤纤芯双折射分布。最后,利用OFDR测量的双折射分布进行了BDG光谱的模拟。经对比分析发现模拟光谱与实验测量光谱具有一定的一致性,尤其是随光纤长度的变化趋势一致。此外,我们分析了造成模拟结果和实验结果之间差异的原因。最终给出结论:光谱的分裂和展宽是由保偏光纤的双折射的非均匀性导致。
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