倾斜光纤光栅写制技术及传感应用研究

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光纤光栅是一种重要的光纤无源器件,目前已被广泛地应用于光通信、光传感、光信息处理等领域。近年来,随着光纤光栅制作技术的不断进步,各种结构新颖、性能优异的新型光纤光栅发展迅速。倾斜光纤光栅(Tilted Fiber BraggGrating:TFBG)是一种新型结构的光纤光栅,具有许多独特的性质,在光纤放大器增益平坦、光纤滤波、光纤传感、光纤偏振器件、光信号解调等领域有着广阔的应用前景。本文开展了对TFBG写制技术和传感应用方面的研究,主要研究内容如下:   首先,基于经典的耦合模理论对TFBG的模式耦合特性进行了分析,并给出了模式耦合的相位匹配条件,为后续的TFBG传输特性分析及应用研究提供了理论基础;基于光纤光栅的写制理论,对TFBG的成栅机理进行了研究,并给出了TFBG栅面倾斜角与紫外干涉条纹倾斜角度的关系式,为TFBG的写制技术研究提供了依据。   其次,基于传统光栅写制技术,构建了TFBG写制系统平台;在单模光纤上写制出多种倾斜角度的TFBG,并对其透射谱随光栅倾斜角度变化的情况进行了分析;进一步在单模光纤上写制出多角度重叠TFBG,使其包层模谐振峰的光谱区域得到很大的展宽;在多模光纤上写制出TFBG,发现多模光纤TFBG具有更为复杂的模式耦合特性。   再次,基于成熟的TFBG写制平台,成功地在全固带隙光纤上写制出TFBG,并对全固带隙光纤TFBG的模式耦合特性进行了分析;对全固带隙光纤TFBG的弯曲、温度及折射率传感特性进行了实验研究。   最后,基于三层介质光纤波导模型对TFBG折射率敏感性机理进行了分析;对处于不同折射率匹配液中TFBG透射谱的变化情况进行了实验研究;基于TFBG折射率敏感特性,研制了一种空气相对湿度传感器;采用纤芯错位的方式对TFBG的反射谱特性进行了检测,并对TFBG包层模反射谱的弯曲和微位移传感特性进行了研究。
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