新型包层折射率调制光纤光栅的理论研究

摘要

本文提出了一种新型结构的光纤光栅——包层折射率调制光纤光栅。这种新型光纤光栅的纤芯折射率保持不变而包层折射率受到周期性调制。我们首次对这种新型包层折射率调制光纤光栅在光纤三层阶跃折射率几何模型下，运用耦合模理论建立了理论模型，分析了这种新型光栅中的模式耦合机理，数值模拟了包层折射率调制光纤布拉格光栅的反射谱和包层折射率调制长周期光纤光栅的传输谱，预言了这种新型结构的光纤光栅所具有的光谱特性，得到包层折射率调制对于光纤中传输的光的波长、振幅等产生的影响。通过相同参数下新型光栅与传统光栅的光谱比较，这种新型结构的光纤光栅具有与传统光纤光栅相似的可靠的光谱滤波特性，而且可以通过改变光栅参数灵活地进行光谱设计。通过包层掺杂和纤芯掺杂两种光纤损耗的计算，证明了这种新型的光栅比传统的纤芯折射率调制光纤光栅具有更低的损耗，在相同掺杂条件下，损耗降低了10倍以上。 新型包层折射率调制光栅可以由包层掺杂的光敏光纤经过侧面紫外曝光制成。这样，对于各种纤芯折射率调制光纤光栅的制作方法都可以简单地移植到新型包层折射率调制光纤光栅的制作中来。同时，研究结果表明，这种新型包层折射率调制的光纤光栅可以为解决纤芯高光敏光纤光栅的高损耗问题提供一个较好的解决方案。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1光纤光栅

1.1.1光纤的光敏性

1.1.2光纤光栅的分类

1.1.3光纤光栅在通信和传感系统中的应用

1.1.4光纤光栅的制作方法

1.2光纤光栅的近期研究进展

1.3新型包层折射率调制光纤光栅

1.2.1新型包层折射率调制光纤光栅的提出

1.2.2研究的目的与意义

1.4本论文工作的主要内容

第二章纤芯折射率调制光纤光栅的理论分析方法

2.1纤芯折射率调制

2.1.1均匀折射率调制

2.1.2非均匀折射率调制

2.2模式与场

2.2.1光纤中的模式

2.2.2纤芯与包层模式的色散方程

2.3相位匹配条件

2.4耦合模理论

2.4.1耦合系数

2.4.2纤芯折射率调制均匀光纤布拉格光栅中的模式耦合

2.4.3纤芯折射率调制均匀长周期光纤光栅中的模式耦合

2.5非均匀光纤光栅的理论分析方法

2.6本章小结

第三章新型包层折射率调制光纤光栅的理论分析

3.1新型包层折射率调制光纤光栅的结构与折射率调制函数

3.2新型包层折射率调制光纤光栅的理论分析过程

3.2.1单模光纤纤芯基模及包层模式的场分布与归一化常数

3.2.2耦合系数

3.3新型包层折射率调制光纤光栅光谱特性的数值模拟及分析

3.3.1包层折射率调制短周期光纤光栅(FBG)的光谱

3.3.2包层折射率调制长周期光纤光栅的(LPFG)的光谱

3.4.3与纤芯折射率调制FBG和LPFG的比较

3.4新型包层折射率调制光纤的衰减(损耗)分析

3.5本章小结

第四章总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

硕士在读期间发表文章