基于微纳光纤的长周期光纤光栅研究

发布时间：2018-01-11 14:08

  本文关键词：基于微纳光纤的长周期光纤光栅研究　出处：《南京大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 微纳光纤 长周期光纤光栅 谐振波长 耦合

【摘要】：近些年来,光纤在人们的人们生活中占据着越来越重要的位置。随着光纤通讯的发展,对光学器件的要求越来越高,越来越趋于微型化。所以近年来提出了一种微纳结构——微纳光纤,它的尺寸、损耗都相对较低。微纳光纤具有的这些优势,使得其在通信和传感领域成为一支新秀。光纤光栅之所以可以得到人们的青睐,是因为光纤光栅制作的传感器不受电磁的干扰、灵敏度高、重量轻、结构简单、体积小,对于环境的要求低等优点。使得光纤光栅在一些高要求的特殊场合得到极为广泛的应用。而本文介绍的长周期光纤光栅是一种周期在几百个微米的光纤光栅,与布拉格光栅相比,长周期光纤光栅往往具有更高灵敏度,它的测量精度也就更高。因此,本文着重介绍了长周期光纤光栅的传输理论以及长周期光纤光栅的制备。文章首先简单地介绍了微纳光纤的发展历程,以及微纳光纤的特性。紧接着介绍了微纳光纤的不同种制备方法。针对酒精灯加热拉制的方法的缺陷,我们提出了电动平移台上氢氧焰拉制微纳光纤的方法。这种方法将除去涂覆层的单模光纤固定在两个步进电机上,用电脑远程微控步进电机,使得步进电机同时向左右两端移动,使用氢气发生器产生的氢气在空气里燃烧产生的火焰对单模光纤进行加热。这种方法可以通过调节步进电机的位移、速度、氢气的产生速度、火焰的大小,获得不同直径的微纳光纤。拉制出来的微纳光纤的表面质量良好,没有缺陷,获得的直径均匀。而后我们又介绍了二氧化碳激光器拉制微纳光纤的实验,这种制备微纳光纤的方法与之前介绍的不同,这种制备方法是利用二氧化碳激光器加热光纤,通过重物的拉力,将光纤拉长拉细,从而得到我们需要的直径的微纳光纤。制备出的微纳光纤可以达到几个微米量级。在这个制备装置里,我们通过电脑来控制步进电机的速度和移动距离,通过改变激光器的功率大小,就能够得到不同直径的微纳光纤。后期我们可以在步进电机上加置一个直流电机和缠绕棒,就可以拉制出超长的微纳光纤了。但使用二氧化碳激光器拉制的微纳光纤,在光学显微镜下观察可以看出,它的表面质量明显不如氢气火焰拉制的微纳光纤,而且它的功率不稳定会导致光纤的直径不均匀,因此损耗相对于氢气拉制的微纳光纤较大。接下来,文章对长周期光纤光栅进行阐述,通过介绍长周期光纤光栅的发展及其特性,以及分析了长周期光纤光栅的传输原理,通过耦合模理论对长周期光纤光栅分析研究。紧接着就介绍了各种制备长周期光纤光栅的方法。至今为止,我们制备长周期光纤光栅的方法有很多种：紫外写入、离子注入法、高频二氧化碳激光写入、电弧放电、腐蚀法、飞秒激光写入、以及机械微弯法。文章介绍了实验室常用的制备长周期光纤光栅的方法：紫外光写入,二氧化碳激光脉冲写入法、腐蚀法、机械微弯法。然后着重介绍了如何制备基于微纳光纤的机械微弯环形环形长周期光纤光栅。该制备方法相较于原先的几种制备方法,它具有：设备简单,成本低廉,可操作性强,成品率高等优点。制备机械微弯长周期光纤光栅的具体方法就是,利用已经制备好的微纳光纤,用旋转台将其缠绕在制备好的光纤棒上,该光纤棒是由N根单模光纤构成的。制备这种长周期光纤光栅的原理是,当微纳光纤和单模光纤相接触时,改变了接触点的折射率,芯层的基模耦合到高阶模中,从而使得传输过程中某些波长处损耗增大,实现光栅的功能。在该实验中我们还进行了分析,用公式表达出长周期光纤光栅的周期和光纤棒之间的关系,以及分析了谐振波长和光栅周期之间的关系,讨论了在不同模式之间的耦合,分析光纤光栅的谐振波长。
[Abstract]:In recent years , the optical fiber grating is more and more important in people ' s life . With the development of optical fiber communication , the requirement of optical device is becoming more and more important . A long - period fiber grating has been prepared by coupling mode theory . The method for preparing long - period fiber grating is described . The method of preparing long - period fiber grating is as follows : UV writing , ion implantation , high frequency carbon dioxide laser writing , arc discharge , corrosion method , femtosecond laser writing and mechanical microbending .

【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李栩辉,夏历,冯佳,陈向飞,谢世钟;一种新的长周期光纤光栅制作技术[J];光学学报;2003年03期

2 宋宁,郭晓金,殷宗敏;长周期光纤光栅的分析和优化设计[J];光子学报;2003年06期

3 饶云江;;长周期光纤光栅研究现状分析[J];电子科技大学学报;2005年S1期

4 王成;张国生;;长周期光纤光栅的制作方法进展[J];传感器与微系统;2007年01期

5 李晓兰;张伟刚;张珊珊;范弘建;殷丽梅;;引入调制结构形成的相移长周期光纤光栅研究[J];光学学报;2011年06期

6 陈鹏程;;长周期光纤光栅的功率特性[J];光谱实验室;2011年05期

7 邹红波;梁大开;曾捷;李X;周怡妃;;基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统[J];南京航空航天大学学报;2011年06期

8 王伟浩;励强华;王德鑫;洪滔;;超长周期光纤光栅谱线特性分析[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2012年04期

9 匡娅祺;周次明;张文举;;级联长周期光纤光栅光谱特性研究[J];光学与光电技术;2013年02期

10 王庆亚，王东，郑伟，张玉书，高鼎三，，谢世钟，曾定利，孙成城，周炳琨;长周期光纤光栅制作[J];吉林大学自然科学学报;1996年03期

相关会议论文 前10条

1 刘海涛;杨亦飞;汤树成;陈建平;;长周期光纤光栅的理论及实验[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

2 董小伟;裴丽;李彬;简伟;简水生;;影响长周期光纤光栅的特性参数及其在通信方面的应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

3 牛永昌;饶云江;胡爱姿;陈爱军;高庆;马任飞;;长周期光纤光栅带宽分析[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年

4 饶云江;;新型长周期光纤光栅及其在光纤通信中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

5 牛永昌;饶云江;冉曾令;胡爱姿;;新型保偏长周期光纤光栅的制作与理论研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

6 严明;罗售余;詹黎;张智明;夏宇兴;;施加轴向应力的啁啾长周期光纤光栅的传感测量[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年

7 史磊磊;朱涛;陈方元;邓明;饶云江;;基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

8 崔文涛;刘艳格;邰伯寅;王兵;;基于级联长周期光纤光栅的多参量传感器研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

9 裴丽;董小伟;李彬;简伟;简水生;;聚合物包层长周期光纤光栅特性及应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

10 王德法;陈冠群;施解龙;陈园园;;相移长周期光纤光栅的透射谱特性及其切趾[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

相关博士学位论文 前10条

1 杨蕊竹;长周期光纤光栅的特性及传感应用的研究[D];吉林大学;2012年

2 李秋顺;基于消失波的长周期光纤光栅化学传感[D];吉林大学;2009年

3 姜明顺;长周期光纤光栅理论及传感技术研究[D];山东大学;2010年

4 王彦;长周期光纤光栅在智能结构中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年

5 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 宋世德;长周期光纤光栅的特性及传感应用研究[D];大连理工大学;2006年

7 白志勇;新结构型长周期光纤光栅制作及特性研究[D];南开大学;2014年

8 王义平;新型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2003年

9 苗飞;基于飞秒激光的长周期光纤光栅制备及其传感特性研究[D];山东大学;2012年

10 朱涛;特种长周期光纤光栅基础研究[D];重庆大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 周兵;长周期光纤光栅在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年

2 朱烙

本文编号：1409840