啁啾相移光纤光栅的光谱特性分析及其应用

论文摘要

相移光纤光栅是指在光纤光栅的某些点,通过采用一些方法破坏其周期的连续性而得到的,这些不连续的连接会产生相移。目前所研究的相移光纤光栅仍停留在均匀Bragg光栅上引入相移点,而本文研究的啁啾相移光纤光栅是在啁啾光栅上引入相移点,并与普通相移光纤光栅的光谱特性进行了比较。啁啾相移光纤光栅不仅具有普通相移光纤光栅的一些重要的特征,而且其反射带宽和透射窗的带宽可以根据需要在很宽的范围设计。本文的工作对设计新型啁啾相移光纤光栅器件提供了理论依据。第一章综述了光纤光栅的发展背景、分类和制作方法,全面地介绍了光纤光栅在光纤通信和传感领域的应用现状。第二章是整篇论文的理论基础。根据光波导中的电磁场理论,推导了经典的耦合模方程。同时为了对光纤光栅的光谱特性进行数值仿真,简要介绍了龙格—库塔法、传输矩阵法、基于Newton-Raphon方法的算法、FatemehAbrishamian提出的算法,分析了这四种的算法的适用性。对于不同类型的光纤光栅,我们要选择适用于其的最方便最快速的算法。第三章利用传输矩阵法,对啁啾相移光纤光栅的光谱特性进行了系统的分析,并与普通相移光纤光栅的光谱特性进行了比较,根据得出的光谱特性简要地介绍并预言了啁啾相移光纤光栅在窄线宽单频光纤激光器、WDM/DWDM光通信系统以及掺铒光纤的增益平坦化等方面的应用。第四章研究了噪声作用下的啁啾相移光纤光栅的光谱特性,介绍了应变和温度作用于光纤光栅的波长调谐原理。运用传输矩阵法,对应变和温度作用下的啁啾相移光纤光栅光谱特性进行了数值仿真,结果表明啁啾相移光纤光栅的反射光谱透射窗口峰值的波长与应变和温度都有很好的线性关系,而其透射窗口峰值的反射率对应变和温度的灵敏度很低,基本保持稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤光栅简介
• 1.1.1 光纤光栅的发展背景
• 1.1.2 光纤光栅的分类
• 1.1.3 光纤光栅的制作方法
• 1.1.4 光纤光栅的应用
• 1.2 论文主要内容及创新点
• 第二章 光纤光栅耦合模的理论研究
• 2.1 波动方程
• 2.2 耦合模理论
• 2.3 均匀布拉格光纤光栅的耦合模分析
• 2.4 非均匀光纤光栅的耦合模分析
• 2.4.1 龙格-库塔法
• 2.4.2 传输矩阵法
• 2.4.3 基于Newton-Raphson方法的算法
• 2.4.4 Fatemeh Abrishamian提出的算法
• 2.5 本章小节
• 第三章 啁啾相移光纤光栅的光谱特性分析
• 3.1 线性啁啾光纤光栅的光谱分析
• 3.2 相移光纤光栅的光谱分析
• 3.3 啁啾相移光纤光栅的光谱分析及其应用
• 3.3.1 啁啾相移光纤光栅的光谱分析
• 3.3.2 啁啾相移光纤光栅的应用
• 3.4 本章小节
• 第四章 噪声作用下的啁啾相移光纤光栅特性分析
• 4.1 应变和温度作用于光纤光栅的波长调谐原理
• 4.1.1 应力引起的光纤光栅波长的漂移
• 4.1.2 温度引起的光纤光栅波长的漂移
• 4.2 应变和温度对啁啾相移光纤光栅光谱特性的影响
• 4.2.1 应变对啁啾相移光纤光栅光谱特性的影响
• 4.2.2 温度对啁啾相移光纤光栅光谱特性的影响
• 4.3 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表文章