本文關鍵詞：基于微納光纖的長周期光纖光柵研究　出處：《南京大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：近些年來,光纖在人們的人們生活中占據(jù)著越來越重要的位置。隨著光纖通訊的發(fā)展,對光學器件的要求越來越高,越來越趨于微型化。所以近年來提出了一種微納結構——微納光纖,它的尺寸、損耗都相對較低。微納光纖具有的這些優(yōu)勢,使得其在通信和傳感領域成為一支新秀。光纖光柵之所以可以得到人們的青睞,是因為光纖光柵制作的傳感器不受電磁的干擾、靈敏度高、重量輕、結構簡單、體積小,對于環(huán)境的要求低等優(yōu)點。使得光纖光柵在一些高要求的特殊場合得到極為廣泛的應用。而本文介紹的長周期光纖光柵是一種周期在幾百個微米的光纖光柵,與布拉格光柵相比,長周期光纖光柵往往具有更高靈敏度,它的測量精度也就更高。因此,本文著重介紹了長周期光纖光柵的傳輸理論以及長周期光纖光柵的制備。文章首先簡單地介紹了微納光纖的發(fā)展歷程,以及微納光纖的特性。緊接著介紹了微納光纖的不同種制備方法。針對酒精燈加熱拉制的方法的缺陷,我們提出了電動平移臺上氫氧焰拉制微納光纖的方法。這種方法將除去涂覆層的單模光纖固定在兩個步進電機上,用電腦遠程微控步進電機,使得步進電機同時向左右兩端移動,使用氫氣發(fā)生器產(chǎn)生的氫氣在空氣里燃燒產(chǎn)生的火焰對單模光纖進行加熱。這種方法可以通過調節(jié)步進電機的位移、速度、氫氣的產(chǎn)生速度、火焰的大小,獲得不同直徑的微納光纖。拉制出來的微納光纖的表面質量良好,沒有缺陷,獲得的直徑均勻。而后我們又介紹了二氧化碳激光器拉制微納光纖的實驗,這種制備微納光纖的方法與之前介紹的不同,這種制備方法是利用二氧化碳激光器加熱光纖,通過重物的拉力,將光纖拉長拉細,從而得到我們需要的直徑的微納光纖。制備出的微納光纖可以達到幾個微米量級。在這個制備裝置里,我們通過電腦來控制步進電機的速度和移動距離,通過改變激光器的功率大小,就能夠得到不同直徑的微納光纖。后期我們可以在步進電機上加置一個直流電機和纏繞棒,就可以拉制出超長的微納光纖了。但使用二氧化碳激光器拉制的微納光纖,在光學顯微鏡下觀察可以看出,它的表面質量明顯不如氫氣火焰拉制的微納光纖,而且它的功率不穩(wěn)定會導致光纖的直徑不均勻,因此損耗相對于氫氣拉制的微納光纖較大。接下來,文章對長周期光纖光柵進行闡述,通過介紹長周期光纖光柵的發(fā)展及其特性,以及分析了長周期光纖光柵的傳輸原理,通過耦合模理論對長周期光纖光柵分析研究。緊接著就介紹了各種制備長周期光纖光柵的方法。至今為止,我們制備長周期光纖光柵的方法有很多種：紫外寫入、離子注入法、高頻二氧化碳激光寫入、電弧放電、腐蝕法、飛秒激光寫入、以及機械微彎法。文章介紹了實驗室常用的制備長周期光纖光柵的方法：紫外光寫入,二氧化碳激光脈沖寫入法、腐蝕法、機械微彎法。然后著重介紹了如何制備基于微納光纖的機械微彎環(huán)形環(huán)形長周期光纖光柵。該制備方法相較于原先的幾種制備方法,它具有：設備簡單,成本低廉,可操作性強,成品率高等優(yōu)點。制備機械微彎長周期光纖光柵的具體方法就是,利用已經(jīng)制備好的微納光纖,用旋轉臺將其纏繞在制備好的光纖棒上,該光纖棒是由N根單模光纖構成的。制備這種長周期光纖光柵的原理是,當微納光纖和單模光纖相接觸時,改變了接觸點的折射率,芯層的基模耦合到高階模中,從而使得傳輸過程中某些波長處損耗增大,實現(xiàn)光柵的功能。在該實驗中我們還進行了分析,用公式表達出長周期光纖光柵的周期和光纖棒之間的關系,以及分析了諧振波長和光柵周期之間的關系,討論了在不同模式之間的耦合,分析光纖光柵的諧振波長。
[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 .

【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253

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