硫系长周期光纤光栅的结构设计及其制备研究
发布时间：2021-12-29 13:51
目前,以石英为基质的长周期光纤光栅广泛应用于光纤通信与传感领域。但是,石英光纤的透过范围一般小于2μm,石英长周期光纤光栅无法在2μm以上的中红外波段发挥作用。由于中红外波段的光源和光纤器件在生物传感,环境监测等领域具有重要的应用价值,因此研究适用于中红外波段的光纤器件具有重要意义。硫系玻璃是一种新颖的红外光学材料,具有优良的红外光学特性。本文以硫系玻璃为基质材料,开展了硫系长周期光纤光栅的结构设计和制备研究。在硫系长周期光纤光栅的结构设计方面,本文基于耦合模理论系统和温度与谐振波长的关系设计了高灵敏性硫系长周期光纤光栅的温度传感器,此外,本文对级联长周期光纤光栅的增益平坦特性也进行了分析。在实验制备方面,本文采用熔融淬冷法制备了硫系玻璃,基于挤压法制备了硫系光纤,并测试了其光学特性;为了制备高质量的硫系长周期光纤光栅,本文首先研究了飞秒激光诱导硫系玻璃的折射率变化规律,通过在硫系玻璃和薄膜中制备光栅结构,根据衍射光栅的效率计算飞秒激光诱导硫系玻璃折射率调制度,其研究结果为精确制备硫系长周期光纤光栅提供了重要指导;最后基于飞秒激光直写技术进行了硫系长周期光纤光栅的制备研究探索。本文的研...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
引言
1 绪论
1.1 长周期光纤光栅概述
1.1.1 光纤光栅简介
1.1.2 光纤光栅的制备方法
1.1.3 长周期光纤光栅的应用
1.2 硫系玻璃与光纤概述
1.2.1 硫系玻璃简介
1.2.2 硫系光纤简介
1.3 硫系光纤光栅的制备方法
1.4 硫系长周期光纤光栅的研究进展
1.5 本论文的主要研究内容
2 硫系长周期光纤光栅理论分析
2.1 引言
2.2 长周期光纤光栅的理论分析方法
2.2.1 耦合模理论模型
2.2.2 传输矩阵模型
2.3 长周期光纤光栅的传输谱特性分析
2.3.1 光栅周期
2.3.2 光栅长度
2.3.3 折射率调制度
2.3.4 包层厚度
2.4 本章小结
3 硫系长周期光纤光栅结构设计研究
3.1 引言
3.2 硫系长周期光纤光栅温度传感特性研究
3.2.1 传感特性理论分析
3.2.2 硫系长周期光纤光栅温度传感设计
3.2.3 温度传感优化分析
3.2.4 温度传感稳定性分析
3.3 硫系长周期光纤光栅级联平坦特性研究
3.3.1 超连续谱光源
3.3.2 硫系长周期光纤光栅级联平坦超连续谱光源
3.4 本章小结
4 硫系玻璃及光纤的制备和性能测试
4.1 引言
4.2 硫系玻璃制备及性能表征
4.2.1 硫系玻璃制备
4.2.2 硫系玻璃性能测试
4.3 硫系光纤制备及特性
4.3.1 硫系光纤拉制
4.3.2 As-S光纤性能测试
4.4 本章小结
5 飞秒激光诱导硫系材料折射率变化研究
5.1 引言
5.2 飞秒激光作用材料的机理
5.2.1 多光子电离
5.2.2 雪崩电离
5.3 飞秒激光诱导As_2S_3材料折射率改变研究
5.3.1 As_2S_3光栅制备
5.3.2 As_2S_3光栅衍射测试
5.4 飞秒激光诱导As_2Se_3材料折射率改变研究
5.4.1 折射率改变计算原理
5.4.2 衍射光栅制备
5.4.3 衍射特性测试
5.5 本章小结
6 飞秒激光刻写硫系长周期光纤光栅的研究
6.1 引言
6.2 飞秒激光制备硫系长周期光纤光栅实验系统
6.3 飞秒激光制备硫系长周期光纤光栅实验研究
6.3.1 实验准备
6.3.2 飞秒激光加工长周期光纤光栅实验装置设计
6.3.3 LPFG刻写探索及结果分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
Abstract of Thesis
论文摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究[J]. 易昌申,戴世勋,张培晴,王训四,沈祥,徐铁峰,聂秋华. 物理学报. 2013(08)
[2]中红外发光稀土掺杂硫系玻璃的研究进展[J]. 郭海涛,陆敏,陶光明,冯雷,彭波. 硅酸盐学报. 2009(12)
[3]耦合模理论及其在光纤光学中的应用[J]. 钱景仁. 光学学报. 2009(05)
[4]长周期光纤光栅应变和温度传感灵敏度研究[J]. 张志荣,张冠茂,张晓萍. 光子学报. 2009(01)
[5]级联LPG的原理与应用[J]. 赵红敏,陈少华. 光纤与电缆及其应用技术. 2006(02)
[6]基于长周期光纤光栅的折射率与浓度传感方案的研究[J]. 李志全,王莉,黄丽娟,张晓明,朱丹丹. 应用光学. 2004(04)
[7]龙格-库塔法与矩阵分析法处理线性啁啾光纤光栅时延特性的差异[J]. 刘勇,叶志清. 光通信技术. 2002(01)
[8]基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统[J]. 余有龙,谭华耀,锺永康. 光学学报. 2001(08)
本文编号：3556254
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
引言
1 绪论
1.1 长周期光纤光栅概述
1.1.1 光纤光栅简介
1.1.2 光纤光栅的制备方法
1.1.3 长周期光纤光栅的应用
1.2 硫系玻璃与光纤概述
1.2.1 硫系玻璃简介
1.2.2 硫系光纤简介
1.3 硫系光纤光栅的制备方法
1.4 硫系长周期光纤光栅的研究进展
1.5 本论文的主要研究内容
2 硫系长周期光纤光栅理论分析
2.1 引言
2.2 长周期光纤光栅的理论分析方法
2.2.1 耦合模理论模型
2.2.2 传输矩阵模型
2.3 长周期光纤光栅的传输谱特性分析
2.3.1 光栅周期
2.3.2 光栅长度
2.3.3 折射率调制度
2.3.4 包层厚度
2.4 本章小结
3 硫系长周期光纤光栅结构设计研究
3.1 引言
3.2 硫系长周期光纤光栅温度传感特性研究
3.2.1 传感特性理论分析
3.2.2 硫系长周期光纤光栅温度传感设计
3.2.3 温度传感优化分析
3.2.4 温度传感稳定性分析
3.3 硫系长周期光纤光栅级联平坦特性研究
3.3.1 超连续谱光源
3.3.2 硫系长周期光纤光栅级联平坦超连续谱光源
3.4 本章小结
4 硫系玻璃及光纤的制备和性能测试
4.1 引言
4.2 硫系玻璃制备及性能表征
4.2.1 硫系玻璃制备
4.2.2 硫系玻璃性能测试
4.3 硫系光纤制备及特性
4.3.1 硫系光纤拉制
4.3.2 As-S光纤性能测试
4.4 本章小结
5 飞秒激光诱导硫系材料折射率变化研究
5.1 引言
5.2 飞秒激光作用材料的机理
5.2.1 多光子电离
5.2.2 雪崩电离
5.3 飞秒激光诱导As_2S_3材料折射率改变研究
5.3.1 As_2S_3光栅制备
5.3.2 As_2S_3光栅衍射测试
5.4 飞秒激光诱导As_2Se_3材料折射率改变研究
5.4.1 折射率改变计算原理
5.4.2 衍射光栅制备
5.4.3 衍射特性测试
5.5 本章小结
6 飞秒激光刻写硫系长周期光纤光栅的研究
6.1 引言
6.2 飞秒激光制备硫系长周期光纤光栅实验系统
6.3 飞秒激光制备硫系长周期光纤光栅实验研究
6.3.1 实验准备
6.3.2 飞秒激光加工长周期光纤光栅实验装置设计
6.3.3 LPFG刻写探索及结果分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
Abstract of Thesis
论文摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究[J]. 易昌申,戴世勋,张培晴,王训四,沈祥,徐铁峰,聂秋华. 物理学报. 2013(08)
[2]中红外发光稀土掺杂硫系玻璃的研究进展[J]. 郭海涛,陆敏,陶光明,冯雷,彭波. 硅酸盐学报. 2009(12)
[3]耦合模理论及其在光纤光学中的应用[J]. 钱景仁. 光学学报. 2009(05)
[4]长周期光纤光栅应变和温度传感灵敏度研究[J]. 张志荣,张冠茂,张晓萍. 光子学报. 2009(01)
[5]级联LPG的原理与应用[J]. 赵红敏,陈少华. 光纤与电缆及其应用技术. 2006(02)
[6]基于长周期光纤光栅的折射率与浓度传感方案的研究[J]. 李志全,王莉,黄丽娟,张晓明,朱丹丹. 应用光学. 2004(04)
[7]龙格-库塔法与矩阵分析法处理线性啁啾光纤光栅时延特性的差异[J]. 刘勇,叶志清. 光通信技术. 2002(01)
[8]基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统[J]. 余有龙,谭华耀,锺永康. 光学学报. 2001(08)
本文编号：3556254
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3556254.html
