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掺杂二氧化硅玻璃光敏性及光纤光栅器件研究

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目录

论文说明:指导小组成员名单

摘要

0前言

0.1选题背景、目的和意义

0.2本论文的主要研究内容和结构安排

第一章玻璃光敏性及光纤光栅研究综述

1.1玻璃光敏性研究

1.1.1光敏性研究简要历史

1.1.2光敏性研究成果

1.1.3光敏玻璃样品的制备技术

1.1.4二氧化硅玻璃光敏性增强手段

1.2掺锗二氧化硅玻璃的光敏性

1.2.1掺锗二氧化硅玻璃内的缺陷中心

1.2.2掺锗二氧化硅玻璃光敏性中缺陷的光致转化机理

1.2.3载氢掺锗二氧化硅玻璃光敏性增强机理

1.3掺锡二氧化硅玻璃的光敏性

1.4光纤光栅特性及传感应用研究概述

1.4.1相位掩模技术刻写光纤光栅

1.4.2光纤布拉格光栅的基本特性

1.4.3光纤布拉格光栅传感技术

1.4.4高双折射光纤布拉格光栅的传感特性

1.5本章小结

参考文献

第二章掺锡二氧化硅玻璃薄膜的光敏性研究

引言

2.1掺锡二氧化硅玻璃薄膜的制备

2.2掺锡二氧化硅玻璃薄膜的光敏性实验

2.2.1掺锡二氧化硅玻璃薄膜的折射率测量方法

2.2.2掺锡二氧化硅玻璃薄膜的折射率测量结果

2.3掺锡二氧化硅玻璃薄膜受紫外激光照射前后的吸收谱变化

2.3.1薄膜受UV激光照射前的紫外吸收谱

2.3.2薄膜受248 nmUV激光照射前后的紫外吸收谱变化

2.3.3薄膜受266 nmUV激光照射前后的紫外吸收谱变化

2.3.4掺锡二氧化硅玻璃薄膜紫外吸收变化分析和光敏性机理讨论

2.4掺锡二氧化硅玻璃薄膜受紫外激光照射前后的Raman谱变化

2.4.1掺锡二氧化硅玻璃薄膜Raman谱随紫外激光照射时间的变化情况

2.4.2掺锡二氧化硅玻璃薄膜在O2和N2中退火后Raman谱的变化情况

2.5本章小结

参考文献

第三章镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的光敏性研究

引言

3.1镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的制备

3.1.1含SnCl4和YbCl4的溶液的配制

3.1.2镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒样品的制备

3.2镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的吸收谱

3.3镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的光致发光(PL)谱

3.4镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的光敏性

3.4.1镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的光致折射率变化

3.4.2镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的Raman光谱

3.4.3镱锡共掺二氧化硅光纤预制棒的光敏性机理讨论

3.5本章小结

参考文献

第四章高双折射光纤布拉格光栅的传感特性研究

引言

4.1高双折射光纤及其制造技术

4.1.1高双折射光纤

4.1.2“类矩形”高双折射光纤制造技术及双折射性能

4.2新型高双折射光纤布拉格光栅

4.2.1新型高双折射光纤布拉格光栅的制作

4.2.2新型高双折射光纤布拉格光栅的偏振依赖性

4.3新型高双折射光纤布拉格光栅的温度/应变传感特性

4.3.1传感实验

4.3.2传感特性分析及结论

4.4新型高双折射光纤布拉格光栅的温度/压力传感特性

4.4.1传感特性分析

4.4.2实验结果及讨论

4.5本章小结

参考文献

第五章1053 nm光纤布拉格光栅器件实验研究

引言

5.1 0.02 nm窄带宽光纤光栅滤波器

5.1.1滤波器的结构设计

5.1.2滤波效果的演示实验

5.2基于1053nm光纤布拉格光栅的双程光纤放大器

5.2.1光纤放大器的结构

5.2.2光纤放大器的实验结果

5.3基于光纤布拉格光栅选模的1053nm窄线宽光纤激光器

5.3.1光纤激光器的结构设计

5.3.2光纤激光器的实验结果

5.4本章小结

致谢

参考文献

第六章总结

6.1取得具有创新性的成果

6.2下一步的工作内容

后记

论文独创性声明及论文使用授权声明

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摘要

本文首先综述了1978年以来玻璃光敏性研究的简要历史及玻璃光敏性研究所取得的典型成果;分析了掺锗二氧化硅玻璃光敏性色心模型中两种光致缺陷转化的过程,以及载氢工艺提高掺锗二氧化硅玻璃光敏性的机理;介绍了掺锡二氧化硅玻璃光敏性的特点和近年来所取得的最新研究成果,解释掺锡二氧化硅玻璃光敏性产生机理的几种观点。同时,概述了基于光纤光敏性而制备的光纤光栅的基本特性、制作技术、及其在传感领域的应用。  本文研究了掺锡二氧化硅玻璃的光敏性及其产生的机理,开展了高双折射光纤光栅的传感特性研究,进行了基于1053nm光纤布拉格光栅的几种光纤器件的实验研究。  本文采用MCVD方法和液相掺杂工艺在纯二氧化硅玻璃基板上制备出具有光敏性的掺锡二氧化硅玻璃薄膜,提出了以Fresnel公式为基础的研究玻璃薄膜光致折射率变化的新方法,采用248nm的准分子激光对掺锡二氧化硅薄膜进行照射,获得了2×10-4(波长为1550nm)的光致折射率变化。 本文通过研究掺锡二氧化硅薄膜在不同条件的紫外激光照射下所产生的光致紫外吸收变化和对其Raman光谱的分析,由于该光栅具有更大的布拉格波长差以及上述的特性,所以用它制作温度/应变或温度/压力传感器将具有更大的测量温度的范围,而且相对于同类传感器,具有体积小和容易构成分布传感网络的优点。

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