光纤光栅制备及应用研究

论文摘要

随着光纤光栅的理论和制作工艺的发展，光纤光栅的种类日趋增多，已经广泛的应用于光纤通信、光纤传感领域，其巨大的应用价值受到了人们的关注。本文主要研究了光纤光栅的制备工艺，并对光纤光栅在传感和激光器领域的应用进行了研究。首先，介绍了光纤光栅的发展、分类以及制作方法，同时介绍了光子晶体光纤光栅的特点和写制方法，并阐述了光纤光栅的传感特性在各个行业的应用。分析了光纤光栅的理论分析基础和光子晶体光纤的理论分析方法。其次，对光纤载氢增敏技术进行了研究，设计并制作了光纤载氢系统，实现了光纤载氢增敏；研究了不同光纤光栅的刻写工艺，在单模载氢光纤上成功写制了均匀、切趾、啁啾、相移、倾斜以及取样光栅。再次，利用有限元法和耦合模理论，对一种柚子型光子晶体光纤进行了理论分析，通过数值仿真分析了其反射谱特性，研究了光纤的结构改变对其反射谱的影响，实验室完成了此种光子晶体光纤光栅的刻写，理论分析与实验结果能很好的吻合。最后，研究了光纤光栅在传感领域和光纤激光器中的应用。分析了光纤光栅的传感特性，对双光栅矩阵法同时测量温度和压力进行了理论分析，并对其进行了实验研究。分析了掺铒光纤激光器的理论方法，并进行了数值仿真和实验研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤光栅的发展
• 1.2 光纤光栅的分类
• 1.2.1 根据光纤光栅周期分类
• 1.2.2 根据光纤光栅轴向折射率变化分类
• 1.2.3 光子晶体光纤光栅
• 1.3 光纤光栅的制作
• 1.3.1 光纤光栅的制作方法
• 1.3.2 光子晶体光纤光栅的制作方法
• 1.4 光纤光栅在传感领域的应用
• 1.5 光纤光栅在光纤通信领域的应用
• 1.6 本文的主要内容和结构安排
• 第2章 光纤光栅理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 光纤光栅的理论分析方法
• 2.2.1 光纤光栅耦合模理论
• 2.2.2 传输矩阵法
• 2.2.3 龙塔—库塔法
• 2.3 光子晶体光纤理论分析方法
• 2.3.1 有效折射率模型
• 2.3.2 有限单元法
• 2.4 本章小结
• 第3章 单模光纤光栅的制作
• 3.1 引言
• 3.2 光纤的光敏性
• 3.3 光纤光栅制作
• 3.3.1 光纤光栅写制系统
• 3.3.2 均匀布拉格光纤光栅
• 3.3.3 切趾光纤光栅
• 3.3.4 啁啾光纤光栅
• 3.3.5 相移光纤光栅
• 3.3.6 取样光纤光栅
• 3.3.7 倾斜光纤光栅
• 3.4 本章小结
• 第4章 柚子型光子晶体光纤布拉格光栅的理论和制作
• 4.1 引言
• 4.2 柚子型光子晶体光纤布拉格光栅的理论分析
• 4.2.1 耦合模式分析
• 4.2.2 光纤结构对反射谱的影响
• 4.3 光子晶体光纤光栅制作
• 4.3.1 光子晶体光纤与单模光纤的熔接
• 4.3.2 光子晶体光纤载氢
• 4.3.3 柚子型光子晶体光纤光栅制作实验研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 光纤光栅的应用
• 5.1 引言
• 5.2 光纤光栅传感
• 5.2.1 光纤光栅传感特性分析
• 5.2.2 温度与应力同时测量研究
• 5.3 光纤激光器
• 5.3.1 光纤激光器理论分析
• 5.3.2 掺铒光纤激光器实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介