倾斜光纤光栅在各向异性介质中的谱特性研究

发布时间：2017-08-13 05:31

  本文关键词：倾斜光纤光栅在各向异性介质中的谱特性研究

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【摘要】：倾斜光纤光栅(TFBG)作为一种特殊的光纤光栅,在光纤传感与光纤通信领域内展现出了惊人的潜力与优势。本文从倾斜光纤光栅的光谱出发,利用Matlab、OptiGrating、Rsoft软件仿真了其在不同结构参数、不同环境介质中的光谱变化,主要内容如下:1.依次介绍了光纤光栅(FG)的发展情况、分类及应用。介绍了TFBG的简介、研究现状及应用。2.利用耦合模理论和体电流法分别分析了TFBG的纤芯基模谐振峰以及包层模、辐射模谐振峰特性。推导出了纤芯基模的反射率、布拉格谐振波长表达式以及包层模、辐射模的反射率表达式、谐振波长表达式。3.分析并仿真了各向同性介质中不同结构参数下TFBG的光谱特性。其中将不同结构的TFBG划分为二层结构TFBG以及三层结构TFBG两大类,分别分析了倾角、包层厚度、纤芯折射率等结构参数对其光谱的影响。分析并仿真了各向同性环境介质折射率变化对TFBG光谱的影响,发现三层结构TFBG在被用于折射率传感时精度最高可达10-5量级。4.分析并对各向异性介质中光纤布拉格光栅(FBG)的反射谱特性进行了仿真,发现各向异性介质主轴折射率之比kcl对其光谱的影响具有一定的规律性。同时发现当kcl在1附近变化时,布拉格光栅的反射谱将发生剧烈变化这一新特性。基于此特性设计了一种消光比可达42.32 dB的电光开关。分析并仿真了各向异性介质中TFBG的光谱特性,发现当kcl在1附近变化时,倾斜光纤光栅的纤芯基模谐振峰以及高阶辐射模谐振峰拥有完全相反的开关特性。最后,分析并仿真了kcl对TFBG各模式谐振波长的影响以及倾角对TFBG各模式谐振波长的影响。
【关键词】：倾斜光纤光栅 布拉格光纤光栅 各向同性 各向异性 折射率传感 光开关
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 引言8
• 1.2 光纤光栅概述8-17
• 1.2.1 光纤光栅的发展概况8-10
• 1.2.2 光纤光栅的分类10-15
• 1.2.3 光纤光栅的应用15-17
• 1.3 倾斜光纤光栅概述17-21
• 1.3.1 倾斜光纤光栅的简介及分类17-18
• 1.3.2 倾斜光纤光栅的研究现状18-20
• 1.3.3 倾斜光纤光栅的应用20-21
• 1.4 本文主要内容21-23
• 第二章 TFBG理论分析23-34
• 2.1 TFBG的结构分析23-25
• 2.2 TFBG的耦合模理论25-29
• 2.3 TFBG的体电流分析法29-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 TFBG在各向同性介质中的谱特性34-54
• 3.1 倾角对二层结构TFBG光谱的影响34-36
• 3.2 二层结构TFBG在折射率各向同性介质中的光谱分析36-38
• 3.3 结构参数对三层TFBG光谱的影响38-48
• 3.3.1 倾角对三层结构TFBG光谱的影响38-43
• 3.3.2 包层厚度对三层结构TFBG光谱的影响43-45
• 3.3.3 纤芯折射率、光栅长度及周期对三层结构TFBG光谱的影响45-48
• 3.4 三层结构TFBG在折射率各向同性介质中的光谱分析48-52
• 3.4.1 外界折射率对三层结构TFBG光谱的影响48-49
• 3.4.2 基于TFBG高阶包层模谐振峰深度变化的折射率传感器设计49-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 TFBG在各向异性介质中的谱特性54-71
• 4.1 FBG在向异性介质中的光谱特性54-57
• 4.1.1 各向异性介质中FBG的理论分析54-56
• 4.1.2 主轴折射率之比k_(cl)与FBG反射谱之间的关系56-57
• 4.2 基于包层各向异性FBG的光开关57-61
• 4.2.1 基于包层各向异性FBG电光开关的开关原理58
• 4.2.2 基于包层各向异性FBG电光开关的光谱仿真58-61
• 4.2.3 基于包层各向异性FBG电光开关的性能分析61
• 4.3 TFBG在各向异性介质中的光谱特性61-68
• 4.3.1 各向异性介质中TFBG光谱特性的理论分析61-63
• 4.3.2 主轴折射率之比k_(cl)对TFBG透射谱的影响63-65
• 4.3.3 主轴折射率之比k_(cl)=1 处TFBG纤芯基模和辐射模谐振峰的变化情况65-68
• 4.4 TFBG在各向异性介质中的谐振波长特性68-70
• 4.4.1 主轴折射率之比k_(cl)对TFBG谐振波长的影响68
• 4.4.2 倾角ξ对各向异性介质中TFBG谐振波长的影响68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文76-77
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目77-78
• 致谢78

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4 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

5 章献民;陈抗生;;光纤光栅在微波毫米波光子学中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

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