布拉格光纤光栅偏振特性及温度影响的研究

摘要

光纤光栅作为波长选择的一种光敏器件，因其结构多样性、易于集成以及与光纤系统兼容性好等优点，使其广泛的应用于光纤通信、光纤传感等领域。研发以光纤光栅为基元的各种光学器件已成为信息产业发展的热点。光纤光栅的写制过程会引入双折射。同时光纤光栅受内因和外因的影响会改变其双折射值。随着光纤通信传输速度的不断提高，双折射引起的光纤光栅的偏振特性对传输速度的影响越来越不可忽视，因此，对光纤光栅偏振特性的研究已成为热点。
　　本文总结了光纤光栅的在通信和传感领域的应用情况以及国内外研究现状、光纤光栅的结构及特性、单模均匀光纤布拉格光栅的耦合模理论、非均匀光纤布拉格光栅的分段均匀传输矩阵分析法。结合以上理论对单模光纤光栅的偏振特性进行了理论和实验研究。文中重点研究了光纤光栅物理参数对斯托克斯参量的影响以及布拉格光纤光栅偏振特性对温度的响应。
　　光纤光栅物理参数对 Stokes参量的影响中，重点研究的是常规单模均匀光纤布拉格光栅。根据耦合模理论和琼斯矩阵给出单模均匀光纤布拉格光栅反射和透射斯托克斯参量公式，数值模拟并讨论了光栅周期、调制系数、双折射对 Stokes参量的影响。结果表明这三个参数对光纤光栅 Stokes参量的影响非常显著，会改变谱线的带宽、大小以及使中心波长产生漂移等。最后通过实验测量了Stokes参量，理论分析与实验结果基本符合。
　　布拉格光纤光栅偏振特性对温度的响应中重点研究了单模切趾布拉格光纤光栅。理论分析了切趾弱双折射光纤布拉格光栅反射偏振相关特性与温度之间的关系；数值模拟了切趾弱双折射光纤光栅的反射谱、偏振相关损耗、差分群时延随波长变化曲线；实验测出了不同温度下反射谱、PDL和DGD随波长变化曲线；根据实验结果对PDL和DGD的变化情况作出了分析。反射偏振相关损耗呈现两个峰值，随温度增加两峰漂移程度相同，表明偏振相关损耗无明显差异。DGD最大值随温度增加成线性向长波方向漂移，证明了光纤光栅正交模损耗变化的等同性，理论与结果表明：切趾弱双折射FBGs的偏振特性随温度产生明显的变化，其正交模变化呈现等比例特性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 光纤光栅的概述

1.3 光纤光栅的偏振特性研究现状及其发展趋势

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 光纤光栅的基础理论

2.1 光纤的结构及光纤光栅的分类

2.2 光纤光栅中偏振光的描述

2.3 光纤光栅的耦合模理论

2.4 光纤光栅的Stokes参量、PDL和DGD的定义

2.5 本章小结

第3章 光纤光栅物理参数对STOKES参量的影响

3.1 理论分析

3.2 数值模拟光纤光栅物理参数对stokes参量的影响

3.3 实验装置和实验结果

3.4 本章结论

第4章 布拉格光纤光栅偏振特性对温度的响应

4.1 理论分析

4.2 实验装置

4.3 实验结果

4.4 结论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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