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论多功能、多参量、新型闪耀光纤光栅特性及应用研究

更新日期:2012-05-05 | 点击: 次 | 一键收藏本文

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专业名称: 光学

论文级别: 博士

学位年度: 2009

中文摘要: 随着光纤及光子器件制造技术的不断完善,光纤光栅已成为目前最具有代表性和最具有发展前途的光纤无源器件之一,被广泛应用于光通信和光传感等领域。由于对其功能需求标准的不断提高,新结构、新特性、多功能光纤光栅的研制已经成为开发新型光子器件的必然发展趋势。我们在前期对布喇格光纤光栅、长周期光纤光栅等光子器件的研究基础上,在国内率先对闪耀光纤光栅(Blazed Fiber Bragg Grating:BFBG)为代表的新型光纤光栅的本征结构、模式耦合特性以及传输特性等进行了全面深入的研究。本文首先对BFBG的模式耦合理论和侧面耦合辐射理论及其写入技术进行研究;然后对其本征结构参数如纤芯有效折射率、包层有效折射率、倾斜角度以及栅格周期等的影响因素进行了深入的分析;同时重点对BFBG中的模式耦合、光谱特性展开了理论和实验研究;最后对其应用前景作了详细分析。本文的主要内容包括: 1.基于耦合模理论研究了BFBG的模式耦合特性,给出了不同耦合情况时的耦合模方程以及表征BFBG基本光学性质的参数;采用体电流法研究了BFBG的侧面耦合辐射特性;并根据相应的理论对BFBG的光谱进行了数值模拟。这两套相辅相成的理论为我们对模式耦...

目录:

多功能、多参量、新型闪耀光纤光栅特性及应用研究

摘要 5-7
Abstract 7-9
目录 10-13
第一章 绪论 13-40
第一节 光纤光栅 13-26
1.1.1 光纤光栅的发展概况 13-14
1.1.2 光纤光栅的分类 14-18
1.1.3 光纤光栅的写入技术 18-22
1.1.4 光纤光栅的应用 22-26
第二节 闪耀光纤光栅概述 26-36
1.2.1 BFBG的简介 26-28
1.2.2 BFBG写制研究现状 28-29
1.2.3 BFBG理论研究现状 29-30
1.2.4 BFBG应用研究现状 30-36
第三节 选题意义、研究内容和创新点 36-40
1.3.1 论文的选题意义 36-37
1.3.2 论文的研究内容和创新点 37-40
第二章 BFBG理论分析 40-62
第一节 BFBG耦合模理论 40-53
第二节 BFBG体电流法 53-61
第三节 本章小结 61-62
第三章 BFBG写入技术研究 62-78
第一节 普通光纤光栅的写入技术 62-67
3.1.1 光纤光敏性增强及其理论模型 62-65
3.1.2 普通光纤光栅的写入方法 65-67
第二节 BFBG写入系统研究与特性表征 67-77
3.2.1 写入参数的理论分析 67-70
3.2.2 BFBG写入系统描述 70-72
3.2.3 写制的BFBG特性表征 72-77
第三节 本章小结 77-78
第四章 BFBG本征结构参数特性研究 78-108
第一节 BFBG本征结构研究 78-80
第二节 BFBG单参量传感研究 80-97
4.2.1 BFBG单参量传感原理研究 80
4.2.2 BFBG温度敏感特性研究 80-85
4.2.3 BFBG轴向应变特性研究 85-91
4.2.4 BFBG自由状态下弯曲特性研究 91-97
第三节 BFBG多参量传感研究 97-106
4.3.1 光纤光栅多参量测量的理论分析 98
4.3.2 BFBG温度和应变的同时测量 98-101
4.3.3 BFBG温度和曲率的同时测量 101-106
第四节 本章小结 106-108
第五章 BFBG包层模传输特性研究 108-148
第一节 BFBG包层模在溶液介质中的传输特性研究 109-136
5.1.1 阶跃折射率三层光纤模型理论 109-119
5.1.2 BFBG对环境折射率敏感的实验研究 119-123
5.1.3 表面改性的BFBG在溶液介质中的折射率传感特性研究 123-129
5.1.4 BFBG折射率和温度的同时测量 129-130
5.1.5 BFBG液位测量研究 130-136
第二节 BFBG包层模在非溶液介质中的传输特性研究 136-146
5.2.1 BFBG空气相对湿度的检测 136-137
5.2.2 四层介质波导模型理论 137-139
5.2.3 BFBG空气相对湿度的实验研究 139-146
第三节 本章小结 146-148
第六章 BFBG应用研究 148-168
第一节 动态温度补偿的边沿滤波传感信号解调技术研究 148-158
6.1.1 边沿滤波器法的基本原理 148-150
6.1.2 BFBG边沿滤波解调技术研究 150-154
6.1.3 BFBG动态温度补偿的应变传感信号解调 154-158
第二节 侧向耦合辐射波长解调技术 158-165
6.2.1 BFBG侧向耦合辐射波长解调的研究 158-162
6.2.2 BFBG包层模侧辐射解调系统研究 162-165
第三节 BFBG偏振特性初步研究 165-167
第四节 本章小结 167-168
第七章 总结与展望 168-172
致谢 172-174
参考文献 174-187
个人简历及攻读博士期间发表的学术论文与科研成果 187-188


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