近年來,越來越多研究人員將目光集中在光纖布拉格光柵的研究上。光纖布拉格光柵已廣泛的應(yīng)用于傳感器、激光器和通信系統(tǒng)中。傾斜光纖光柵是一種特殊的光纖布拉格光柵,其光柵平面與光纖纖芯軸向存在一定角度,與傳統(tǒng)的光纖光柵相比還具有對外界環(huán)境折射率變化的特點,因此具有更加廣泛的應(yīng)用價值。雖然一些基于光纖光柵的設(shè)備已經(jīng)投入使用,但仍存在一些理論上問題沒有研究透徹。因此很多研究人員正致力于研究傾斜光纖光柵(TFBG)的基本性質(zhì)原理。這可以幫助我們對光柵性質(zhì)有更好理解,并有助于生物傳感、化學傳感等新應(yīng)用,以及其他光學技術(shù)和物理現(xiàn)象相結(jié)合。本文首先給出標準單模光纖的精確矢量解。光纖的包層模是多模的,可以存在成千上萬的模式。我們使用Fimmwave來精確的計算模式的矢量解。我們可以發(fā)現(xiàn)包層模式可以根據(jù)偏振極化特性分成兩類:角向或徑向占據(jù)主導。這兩類模式不會出現(xiàn)交叉耦合,且分別對應(yīng)了P,S偏振態(tài)。接下來,我們使用MATLAB根據(jù)模式耦合理論計算了耦合系數(shù),并模擬傾斜光纖光柵的光譜。本文主要研究正向傳輸?shù)睦w芯模與反向傳輸包層模耦合,及其在光譜上產(chǎn)生的一系列分立的共振峰。傾斜光纖光柵的模式耦合不僅僅是纖芯模與包層模標量的疊加,而且是矢量求和的結(jié)構(gòu)。我們進一步的分析討論了色散,傾斜角度,光柵長度,調(diào)制深度,以及不同介質(zhì)中等對光譜的影響。色散會導致高階包層模產(chǎn)生一個明顯的漂移;光柵的長度以及調(diào)制深度會顯著的影響共振峰的深度,并且基本成線性關(guān)系。并進一步深入的討論了不同外界介質(zhì)對傾斜光纖光柵的光譜影響:在水中傾斜光纖光柵的光譜會出現(xiàn)壓縮并在截止波長附近出現(xiàn)大量的輻射模;鍍金的傾斜光纖光柵在水中會產(chǎn)生表面等離子共振現(xiàn)象。最后,將建立的理論模型與實驗結(jié)果進行比較。在不同介質(zhì),以及鍍金的情況下都與實驗結(jié)果擬合情況良好。通過理論建模討論了光柵長度,調(diào)制深度,以及外界環(huán)境折射率對光譜的影響,我們可以優(yōu)化以上參數(shù),提高傾斜光纖光柵的靈敏度。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN253

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本文編號：2824273