光纖作為現(xiàn)今最完美的光波導(dǎo),具有重量輕、損耗低、抗電磁干擾等優(yōu)點,在通信、傳感、照明等領(lǐng)域有著不可替代的地位。為了充分利用光纖的優(yōu)勢,不同類型的光纖器件相繼被提出。光纖光柵作為一種全光纖器件,與現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)能夠完美兼容,自提出之日起便在光通信領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,被用于濾波、色散補償?shù)�。伴隨著光纖通信的發(fā)展,光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸被關(guān)注,尤其是近些年來隨著人們對環(huán)境保護(hù)、食品安全的重視,以光纖傳感為基礎(chǔ)的“光纖實驗室(Lab on fiber)”的概念吸引了很多研究者的注意。就“光纖實驗室”的應(yīng)用而言,進(jìn)一步提升光纖光柵的折射率傳感性能十分關(guān)鍵。除了光纖光柵,光纖表面納米軸向光子(SNAP)作為一種新的加工平臺,可以實現(xiàn)光纖表面微腔的低損耗、高精度加工,在下一代全光信號處理中具有巨大應(yīng)用潛力。本論文以激光加工為手段(紫外激光、飛秒激光),圍繞光纖光柵及SNAP結(jié)構(gòu)兩個主題進(jìn)行研究,主要工作內(nèi)容包括:1)研究了局域化光纖布拉格光柵(FBG)的飛秒激光逐點刻寫,并基于逐點刻寫法的靈活性,提出了一種局域化多光柵結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu),在室溫條件下提出并實驗驗證了摻鉺光纖激光器的雙波長穩(wěn)定輸出。2)理論分析了長周期光柵(LPG)的傳感特性,并首次實現(xiàn)了對色散拐點LPG的飛秒加工,且實驗驗證了LPG在色散拐點附近的高靈敏度。3)針對普通LPG在水折射率附近折射率靈敏度較低的問題,提出了基于飛秒加工的局域化偏芯LPG結(jié)構(gòu)。提出的該光柵周期僅有15μm,可以將纖芯內(nèi)傳輸?shù)墓怦詈系礁唠A包層模式。為了增強高階包層模式的耦合效率,在制備該光柵結(jié)構(gòu)時采用了偏芯刻寫方案。4)通過減小光柵周期,利用紫外激光制備了一種超窄帶寬LPG。對LPG的帶寬進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),其帶寬大小與光柵周期數(shù)成反比,因此我們降低光柵周期大小,以便在特定長度內(nèi)引入更多周期數(shù)�；诖朔桨�,我們利用紫外激光成功刻寫了帶寬小于1 nm的LPG,這是目前所報道的最窄帶寬的LPG。5)提出并實現(xiàn)了光纖SNAP結(jié)構(gòu)的飛秒刻寫方案。在此方案中,飛秒激光在光纖內(nèi)部引入的調(diào)制對光纖外表面施加壓力,從而引起光纖半徑的納米級變化�；诖朔桨�,我們成功實現(xiàn)了光纖表面串聯(lián)微腔的亞埃米精度加工。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN253
【部分圖文】：

其制備技術(shù)的發(fā)展為新的應(yīng)用提供了可能術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)，如此循環(huán)往復(fù)，從而帶動了技術(shù)，我們以制備技術(shù)為主線，應(yīng)用為輔，對光纖光柵以們對本論文的主要研究內(nèi)容、研究成果以及論文章格光柵常由光纖纖芯折射率的周期性調(diào)制構(gòu)成，如圖 1-1 所可以分為光纖布拉格光柵(FBG)以及長周期光柵(LP比較短，只有幾百納米到幾個微米量級，纖芯中傳輸周期通常比較長，可以達(dá)到幾百微米甚至毫米量級，輸方向的包層模式。本節(jié)我們先介紹 FBG，包括 FLPG 的內(nèi)容安排在下一節(jié)中。

圖 1-2 駐波法刻寫 FBG 實驗裝置示意圖[15]Meltz 等人提出了全息干涉刻寫法[16]，F(xiàn)BG涉法中，兩束相干光(244 nm)從光纖側(cè)面橫涉，沿著光纖方向形成周期性的光強變化。夠透過光纖包層在纖芯處引入周期性折射率，F(xiàn)BG 中心波長可以通過調(diào)節(jié)兩束干涉光展了 FBG 的中心波長范圍，使得人們可以FBG 受到廣泛的關(guān)注。然有效拓展了 FBG 的中心波長范圍，但該大范圍應(yīng)用來說，刻寫重復(fù)性和成本也是需的提出有效的解決了這個問題[17]。相位掩膜板，其中一面用光刻技術(shù)引入一維周期性結(jié)靠掩膜板放置(但不接觸)，紫外光垂直于掩

1-3 基于相位掩膜板的 FBG 刻寫裝置示意圖[方案的提出大大精簡了 FBG 的制備過程全息干涉法，相位掩膜板法簡化了光纖準(zhǔn)所用紫外激光相干性的要求。對紫外激光器也能成功應(yīng)用于 FBG 的刻寫。除此之可以利用單次曝光在多個光纖內(nèi)引入 FBG本。當(dāng)然，相位掩膜板技術(shù)也有自己的缺確定，只能通過應(yīng)力或者紫外曝光處理進(jìn)更適合于對 FBG 中心波長調(diào)節(jié)范圍要求提高，F(xiàn)BG 刻寫方案的發(fā)展還伴隨著激光紫外激光。紫外激光刻寫需要光纖具有低，難以滿足光柵刻寫需求，而提高光纖
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張世玉;;基于新型光纖光柵的加速度精確測量[J];電子世界;2017年12期

2 顧昌晟;陳婕;劉心宇;黃夢;張琳;張祖興;;傾斜少模光纖光柵扭轉(zhuǎn)傳感研究[J];光通信技術(shù);2017年08期

3 林繼平;張子云;;相移光纖光柵的制作和特性[J];大學(xué)物理實驗;2014年06期

4 鄧宗平;雷君嬌;王祖祥;;光纖光柵技術(shù)在礦建信息施工中的應(yīng)用[J];能源與節(jié)能;2015年06期

5 劉超;孫祺;柴雅婷;牟海維;;傾斜光纖光柵周期對其透射譜的影響[J];光學(xué)儀器;2014年01期

6 杜向碩;康志龍;安振峰;任浩;;光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器鎖模特性[J];半導(dǎo)體技術(shù);2013年09期

7 羅裴;田建偉;王立新;;雙光纖光柵高頻加速度傳感器的研究[J];光電工程;2012年06期

8 ;香港理工大學(xué)研發(fā)光纖光柵監(jiān)測技術(shù)試用于全國高鐵[J];硅谷;2011年15期

9 任軍芳;沈曉兵;張曉東;;光纖光柵感溫火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)在原油庫的應(yīng)用[J];安全、健康和環(huán)境;2010年09期

10 朱斌;;基于長周期塑料光纖光柵的溫度傳感系統(tǒng)[J];電工電氣;2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 蔡麗;機械板結(jié)構(gòu)損傷的多源激勵—光纖光柵傳感的復(fù)合檢測方法研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

2 李天梁;機械振動的光纖光柵傳感原理與關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

3 劉捷;光纖傳感應(yīng)變檢測理論、方法及其工程應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

4 申方成;光纖光柵及表面納米軸向光子（SNAP）結(jié)構(gòu)的制備與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2018年

5 蔣鵬;光纖光柵水聽器陣列抗偏振衰落和串?dāng)_抑制技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

6 曾星琳;多維復(fù)用光纖通信系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

7 鄭羽;雙折射光纖光柵陣列制備及其傳感特性研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

8 李瑩;基于摻鈷光纖的光纖光柵器件應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2018年

9 南秋明;石化設(shè)備的光纖光柵動態(tài)傳感監(jiān)測方法研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

10 胡宸源;大容量光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)高速解調(diào)方法及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 姜宇翔;光纖光柵化學(xué)試劑微存量傳感器設(shè)計與仿真[D];中南民族大學(xué);2018年

2 徐鵬柏;基于光纖光柵的聲發(fā)射傳感監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D];黑龍江大學(xué);2013年

3 李洋洋;基于光纖光柵的齒輪運行狀態(tài)在線檢測技術(shù)的研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

4 韓子玞;基于光纖光柵的港口堆取料機健康監(jiān)測研究[D];燕山大學(xué);2018年

5 劉斌;基于飛秒激光加工的微結(jié)構(gòu)光纖光柵增敏特性的研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

6 王治;弱光纖光柵陣列的信號解調(diào)方法研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

7 劉泉;井下多參數(shù)光纖光柵檢測方法研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

8 陳功;主軸集成式光纖光柵切削力測量方法研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

9 李紹清;基于閃耀光纖光柵的模式轉(zhuǎn)換器的研究[D];北京交通大學(xué);2018年

10 張斌;超短脈沖在光纖光柵中的傳輸機理及其分布式傳感研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

本文編號：2865994