论文题目: 光纤光栅写入及其应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学
导师: 董孝义,开桂云
关键词: 光敏性,色心模型,增益平坦,光致双折射率,光纤光栅,环形腔光纤激光器,光分插复用器,光纤光栅重构,遗传算法
文献来源: 南开大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光纤光栅是利用掺杂光纤的光敏效应,使单模光纤芯区长度上产生折射率的周期性改变而制成的一种新型光纤光子器件。从第一根光纤光栅写制成功到今天短短二十多年间,光纤光栅无论是写入技术、理论研究还是应用方面都获得了飞速发展。光纤光栅具有制作在光纤芯区与光纤完全兼容、反射和透射特性优良、附加损耗小、体积小、成本低等优点,并且可以通过灵活改变光栅的一些物理参数而得到所需要的光谱特性,这些物理参数包括:折射率变化、长度、切趾、啁啾、倾斜以及光栅是否在指定波长支持模式耦合等。通过对光纤光栅的重构,还可以设计出各种具有不同光谱特性的光纤光栅器件。本文从理论和实验两方面对光纤光栅的光谱特性、写制方法、应用以及光纤光栅的设计等进行了的研究。主要内容包括:1.概括介绍光纤光栅的发展历史、光纤光栅的分类、光纤光栅的理论分析方法、光纤光栅的各种制作技术和光纤光栅的设计方法以及光纤光栅在光纤通信领域和在光纤传感领域的应用。2.采用耦合模理论分析了均匀周期光纤布喇格光栅和长周期光纤光栅的光谱特性;介绍了传输矩阵法对非均匀光纤光栅的处理;采用三层阶跃光纤模型,对信息产业部46所提供的C598-302(s)型光敏光纤进行分析,模拟计算了纤芯基模和一阶各次包层模的有效折射率;在数值模拟长周期光纤光栅周期和一阶各次包层模谐振波长之间关系曲线的基础上,讨论了长周期光栅周期对光栅温度、应变敏感特性的影响。3.在“色心模型”的基础上,通过假设,提出了光敏光纤光致折射率增量与曝光量之间的多项e负指数之和变化规律,并分别采用非平衡光纤马赫-曾德尔干涉仪和布喇格波长漂移法进行了实验验证;实验研究了光敏光纤的双折射特性,提出了全光纤马赫-曾德尔干涉仪和光纤环镜测量光敏光纤的归一化光致双折射率的方法,得出光致归一化双折射率随曝光量的按多项e负指数之和规律变化的结论。4.提出并实验论证了光纤布喇格光栅和长周期光纤光栅的谐振波长随曝光量之间多项e负指数之和的变化规律,并研究了长周期光纤光栅的谐振波长与振幅模板占空比之间的关系;考察了光纤布喇格光栅反射峰值随曝光量的变化关系;分别采用纵向应力法和利用光敏光纤的光敏性,利用一块相位模板,写制了
论文目录:
南开大学学位论文版权使用授权书
南开大学学位论文原创性声明
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 光纤光栅的发展概况
1.2 光纤光栅的分类
1.2.1 均匀光纤光栅
1.2.2 非均匀光纤光栅
1.3 光纤光栅的理论分析方法
1.3.1 耦合模理论
1.3.2 传输矩阵分析法
1.3.3 傅立叶变换分析法
1.4 光纤光栅的制作技术
1.4.1 双光束干涉法
1.4.2 相位掩模法
1.4.3 逐点写入法
1.5 光纤光栅的应用
1.5.1 光纤光栅在光纤通信领域的应用
1.5.2 光纤光栅在光纤传感领域的应用
1.6 光纤光栅的设计方法
1.6.1 解GLM 方程法
1.6.2 傅立叶变换分析法
1.6.3 层析法
1.6.4 遗传算法
1.6.5 模拟退火算法
1.7 论文研究的主要内容和创新点
1.7.1 论文的主要内容
1.7.2 论文的创新点
第二章 光纤光栅的理论分析
2.1 引言
2.2 光纤光栅耦合模理论
2.3 光纤光栅传输矩阵分析方法
2.4 光纤布喇格光栅的模式耦合
2.5 长周期光纤光栅的模式耦合
2.5.1 长周期光纤光栅的光谱
2.5.2 芯模和包层模有效折射率的数值模拟
2.5.3 芯模和包层模的模场分布
2.5.4 芯模和包层模的耦合系数
2.5.5 长周期光栅温度、应变敏感特性分析
2.6 小结
第三章 光纤光敏性的研究
3.1 引言
3.2 色心模型掺锗光纤光敏性的解释
3.3 光致折射率增量的理论研究
3.4 光致折射率增量的测量实验
3.4.1 引言
3.4.2 用非平衡光纤马赫－曾德尔干涉仪测量光致折射率增量
3.4.3 布喇格波长漂移法测量光致折射率增量
3.5 光致双折射的测量实验
3.5.1 引言
3.5.2 用全光纤马赫－曾德尔干涉仪测量光致双折射
3.5.3 用光纤环镜测量光致双折射
3.6 小结
第四章 光纤光栅的光谱特性及写制研究
4.1 引言
4.2 光纤光栅写制系统
4.3 光纤布喇格光栅
4.3.1 引言
4.3.2 光纤布喇格光栅的曝光特性
4.3.3 光纤布喇格光栅的切趾原理和实验
4.4 取样光纤光栅
4.4.1 引言
4.4.2 取样光纤布喇格光栅的数值模拟
4.4.3 取样光纤布喇格光栅的写制
4.5 双波长光栅和平顶光栅
4.5.1 引言
4.5.2 纵向应力法写制双波长光纤Bragg光栅的原理与实验
4.5.3 基于光纤光敏性写制双波长光纤Bragg 光栅的原理与实验
4.5.4 平顶光纤Bragg光栅的写制
4.6 闪耀光纤光栅
4.6.1 引言
4.6.2 闪耀光纤Bragg光栅的写制
4.7 长周期光纤光栅
4.7.1 引言
4.7.2 长周期光纤光栅的曝光特性
4.7.3 长周期光纤光栅与光纤布喇格光栅的重叠写入实验
4.8 级联长周期光栅
4.8.1 引言
4.8.2 级联长周期光纤光栅的数值模拟与实验
4.9 小结
第五章 光纤光栅的应用研究
5.1 引言
5.2 长周期光纤光栅的 EDFA 增益平坦实验
5.2.1 引言
5.2.2 长周期光栅谱形控制
5.2.3 基于长周期光纤光栅的增益平坦器件的设计与研制
5.2.4 结论
5.3 环形腔双波长光纤激光器
5.3.1 引言
5.3.2 环形腔双波长激光器实验
5.4 双通道上下载波分复用器（OADM）
5.5 小结
第六章 光纤光栅的设计
6.1 引言
6.2 层析法
6.2.1 层析法概述
6.2.2 层析法的实现步骤
6.3 模拟退火算法
6.3.1 模拟退火算法概述
6.3.2 模拟退火算法基本原理与算法流程
6.4 遗传算法
6.4.1 遗传算法概述
6.4.2 GA 用于三角形光栅设计
6.4.3 GA 用于EDFA 增益平坦的长周期光栅设计
6.5 小结
总结
参考文献
攻读博士学位期间发表和待发表的论文
致谢
发布时间: 2006-12-28
参考文献
- [1].Chirped光纤光栅和tilted光纤光栅的制作及应用研究[D]. 赵志勇.吉林大学2004
- [2].基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术[D]. 孙伟民.哈尔滨工程大学2005
- [3].啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D]. 王国东.吉林大学2006
- [4].光纤光栅调谐技术、应用及宽带可调谐掺铒光纤激光器研究[D]. 董新永.南开大学2002
- [5].光纤光栅及其在传感领域中应用的研究[D]. 余有龙.南开大学1999
- [6].光纤光栅的谱形控制及其应用研究[D]. 张东生.南开大学2004
- [7].光纤光栅制作工艺及其在光纤传感中的应用研究[D]. 刘海涛.上海交通大学2007
- [8].基于光纤光栅的用于光通信及传感的一些器件研究[D]. 严金华.浙江大学2007
- [9].基于光纤光栅的多力参数测量及信号分析技术的研究[D]. 吴飞.燕山大学2007
- [10].FBG的金属化封装及其传感应用技术研究[D]. 申人升.大连理工大学2008
相关论文
- [1].光纤光栅调谐技术、应用及宽带可调谐掺铒光纤激光器研究[D]. 董新永.南开大学2002
- [2].阵列化光纤光栅传感器技术研究[D]. 董兴法.南开大学2005
标签：光敏性论文; 色心模型论文; 增益平坦论文; 光致双折射率论文; 光纤光栅论文; 环形腔光纤激光器论文; 光分插复用器论文; 光纤光栅重构论文; 遗传算法论文;