發(fā)布時(shí)間：2017-03-28 03:04

  本文關(guān)鍵詞：模式干涉型光纖傳感器以及可調(diào)諧、單縱模光纖激光器的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：模式干涉效應(yīng)自提出以來(lái),即在耦合器、光開(kāi)關(guān)、復(fù)用器等方面得到了廣泛的關(guān)注。模式干涉效應(yīng)自被引入到光纖結(jié)構(gòu)中以來(lái),更是以其優(yōu)越的傳感特性得到了廣泛的研究,且不斷有新型結(jié)構(gòu)的模式干涉儀被提出,并應(yīng)用于傳感方面。此外基于模式干涉效應(yīng)的光纖器件也開(kāi)始被應(yīng)用到光纖激光器的設(shè)計(jì)方面,并在多波長(zhǎng)激光器、可調(diào)諧激光器等方面展現(xiàn)出了非常好的應(yīng)用潛力。 本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金“青年基金”項(xiàng)目、北京交通大學(xué)博士生創(chuàng)新基金項(xiàng)目的支撐下,對(duì)模式干涉型光纖器件的特性進(jìn)行了分析。重點(diǎn)對(duì)無(wú)芯光纖結(jié)構(gòu)、偏芯熔接結(jié)構(gòu)、up-taper結(jié)構(gòu)的模式干涉效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并結(jié)合模式干涉效應(yīng)傳感靈敏特性,將模式干涉型光纖器件應(yīng)用于波長(zhǎng)可調(diào)諧光纖激光器設(shè)計(jì)方面,開(kāi)展了一系列理論分析和實(shí)驗(yàn)研究工作。本論文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下： 1.提出了一種基于無(wú)芯光纖模式干涉效應(yīng)折射率響應(yīng)特性的可調(diào)諧光纖激光器。理論分析了基于無(wú)芯光纖結(jié)構(gòu)的模式干涉理論,并對(duì)其傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上,將無(wú)芯光纖模式干涉效應(yīng)的折射率響應(yīng)特性應(yīng)用到可調(diào)諧光纖激光器的設(shè)計(jì)當(dāng)中,并實(shí)驗(yàn)得到了從1531.97nm-1563.85nm波長(zhǎng)可調(diào)的激光輸出。 2.基于偏芯熔接型模式干涉儀的彎曲響應(yīng)特性,提出了一種基于偏芯熔接結(jié)構(gòu)和保偏光纖Sagnac環(huán)相結(jié)合的可調(diào)諧、可開(kāi)關(guān)光纖激光器。本方案利用保偏光纖Sagnac環(huán)提供梳狀濾波譜,對(duì)激光器的輸出波長(zhǎng)進(jìn)行選擇,同時(shí)利用偏芯熔接型模式干涉儀的彎曲響應(yīng)特性對(duì)激光器的輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)得到了調(diào)諧范圍為8.3nm的單波長(zhǎng)、雙波長(zhǎng)可切換的激光輸出。 3.提出了一種基于up-taper結(jié)構(gòu)與偏芯熔接相結(jié)合的模式干涉儀。實(shí)驗(yàn)分析了up-taper結(jié)構(gòu)的束腰直徑對(duì)包層模激發(fā)效率的影響,并對(duì)其彎曲傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到了最高彎曲靈敏度為-12.95nm/m-1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4.提出了一種基于級(jí)聯(lián)up-taper結(jié)構(gòu)和偏芯熔接相結(jié)合的多波長(zhǎng)、可開(kāi)關(guān)、單縱模光纖激光器。通過(guò)調(diào)節(jié)偏振控制器,平衡腔內(nèi)的偏振依賴損耗,實(shí)現(xiàn)了單波長(zhǎng)、雙波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)相互切換的激光輸出。同時(shí),通過(guò)飽和吸收體對(duì)激光器縱模進(jìn)行抑制,得到了3dB線寬為5.7KHz的單縱模激光輸出。
【關(guān)鍵詞】：模式干涉 可調(diào)諧激光器 無(wú)芯光纖 偏芯熔接 Up-taper
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;TN248
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-28
• 1.1 引言12-13
• 1.2 模式干涉儀的發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 基于多模光纖模式干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 基于偏芯熔接結(jié)構(gòu)的模式干涉儀的發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.2.3 基于光纖熔融拉錐或up-taper結(jié)構(gòu)的模式干涉儀的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.4 基于光子晶體光纖的模式干涉儀的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 波長(zhǎng)可調(diào)諧光纖激光器的發(fā)展現(xiàn)狀22-23
• 1.4 模式干涉效應(yīng)在激光器中的應(yīng)用現(xiàn)狀23-24
• 1.5 本論文的主要研究工作24-28
• 2 基于模式干涉效應(yīng)的光纖器件的理論分析28-52
• 2.1 引言28
• 2.2 光波導(dǎo)模式耦合理論28-36
• 2.2.1 光波導(dǎo)的電場(chǎng)分布理論30-32
• 2.2.2 多層光波導(dǎo)的理論分析32-34
• 2.2.3 突變光波導(dǎo)理論34-36
• 2.3 基于無(wú)芯光纖的多模干涉理論36-39
• 2.4 無(wú)芯光纖多模干涉儀的自成像效應(yīng)39-45
• 2.4.1 平面波導(dǎo)的自成像點(diǎn)計(jì)算40
• 2.4.2 無(wú)芯光纖自成像理論40-43
• 2.4.3 自成像效應(yīng)的仿真43-44
• 2.4.4 傳輸長(zhǎng)度對(duì)透射譜帶寬的影響44-45
• 2.5 無(wú)芯光纖參數(shù)對(duì)耦合系數(shù)的影響45-50
• 2.5.1 無(wú)芯光纖半徑對(duì)模式有效折射率的影響46
• 2.5.2 無(wú)芯光纖半徑對(duì)耦合系數(shù)的影響46-48
• 2.5.3 外界折射率對(duì)耦合系數(shù)的影響48-50
• 2.6 小結(jié)50-52
• 3 基于多模干涉效應(yīng)的光纖傳感器及可調(diào)諧光纖激光器52-80
• 3.1 引言52
• 3.2 無(wú)芯光纖多模干涉儀的傳感特性分析52-65
• 3.2.1 溫度響應(yīng)特性53-55
• 3.2.2 曲率響應(yīng)特性55-59
• 3.2.3 應(yīng)力響應(yīng)特性59-61
• 3.2.4 折射率響應(yīng)特性61-64
• 3.2.5 無(wú)芯光纖長(zhǎng)度對(duì)濾波帶寬的影響64-65
• 3.3 基于多模干涉儀的可調(diào)諧光纖激光器65-69
• 3.3.1 不同長(zhǎng)度的干涉儀的折射率響應(yīng)特性比較65-66
• 3.3.2 可調(diào)諧光纖激光器的設(shè)計(jì)66-69
• 3.4 基于多模干涉儀的雙波長(zhǎng)光纖激光器69-77
• 3.4.1 保偏光纖Sagnac環(huán)的透射譜理論分析69-72
• 3.4.2 保偏光纖Sagnac環(huán)的透射譜72-74
• 3.4.3 多模干涉儀與Sagnac環(huán)相結(jié)合的透射譜74-75
• 3.4.4 可調(diào)諧雙波長(zhǎng)光纖激光器75-77
• 3.5 小結(jié)77-80
• 4 基于偏芯熔接型模式干涉儀的可調(diào)諧光纖激光器80-104
• 4.1 引言80
• 4.2 偏芯熔接結(jié)構(gòu)的模式干涉理論80-88
• 4.2.1 各模式的耦合系數(shù)82-83
• 4.2.2 纖芯偏移量對(duì)耦合系數(shù)的影響83-85
• 4.2.3 旋轉(zhuǎn)角度對(duì)耦合系數(shù)的影響85-88
• 4.3 偏芯熔接型模式干涉儀的傳感特性88-96
• 4.3.1 彎曲響應(yīng)特性89-91
• 4.3.2 振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)91-96
• 4.4 基于偏芯熔接型模式干涉儀的可調(diào)諧光纖激光器96-102
• 4.4.1 與保偏光纖Sagnac環(huán)相結(jié)合的濾波特性96-98
• 4.4.2 可調(diào)諧、可開(kāi)關(guān)光纖激光器98-102
• 4.5 小結(jié)102-104
• 5 基于up-taper結(jié)構(gòu)的多波長(zhǎng)、可開(kāi)關(guān)、單縱模光纖激光器104-124
• 5.1 引言104
• 5.2 Up-taper結(jié)構(gòu)的模式耦合理論104-106
• 5.3 Up-taper結(jié)構(gòu)與偏芯熔接相結(jié)合的模式干涉儀106-109
• 5.3.1 單個(gè)up-taper結(jié)構(gòu)的輸出特性106-108
• 5.3.2 級(jí)聯(lián)up-taper結(jié)構(gòu)的透射光譜108-109
• 5.4 Up-taper型模式干涉儀的傳感特性109-113
• 5.4.1 彎曲傳感響應(yīng)特性110-112
• 5.4.2 溫度響應(yīng)特性112-113
• 5.5 基于up-taper結(jié)構(gòu)的多波長(zhǎng)、可開(kāi)關(guān)、單縱模光纖激光器113-123
• 5.5.1 激光器實(shí)驗(yàn)114-116
• 5.5.2 可開(kāi)關(guān)的激光輸出特性116-119
• 5.5.3 多波長(zhǎng)激光輸出119-120
• 5.5.4 單縱模激光輸出特性120-123
• 5.6 小結(jié)123-124
• 6 總結(jié)與展望124-128
• 6.1 本論文的研究成果124-125
• 6.2 下一步擬開(kāi)展的研究工作125-128
• 參考文獻(xiàn)128-142
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果142-146
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集146

【參考文獻(xiàn)】

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3 陳智浩,彭江得,顧東華,鄭小平,周炳琨;Biconical Fiber Sensor Using Wavelength Modulation[J];Tsinghua Science and Technology;1998年03期

4 王濤;桑新柱;顏玢玢;艾琪;李妍;陳笑;張穎;陳根祥;宋菲君;張霞;王葵如;苑金輝;余重秀;肖峰;Alameh Kamal;;Tunable microwave signal generation based on an Opto-DMD processor and a photonic crystal fiber[J];Chinese Physics B;2014年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：模式干涉型光纖傳感器以及可調(diào)諧、單縱模光纖激光器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：271550