基于光纤光栅的FabrY-Perot谐振腔研究

摘要

基于法布里-珀罗(Fabry-Perot，F-P)结构的光纤光栅功能型器件是近年来受到颇多关注的具有重要应用前景的光纤器件，F-P结构光纤光栅器件的突出特点是功能多，形式多变，组成F-P腔的光纤光栅的参数可变，干涉腔的参数也可以变。通过改变这些参数，可以衍生出很多独特的设计和功能。本文运用耦合模理论与传输矩阵法，主要对2个均匀光纤光栅构成的F-P谐振腔和2个啁啾光纤光栅构成的F-P谐振腔在不同参数变化下各项特性的变化进行了系统的理论研究与仿真分析。主要工作如下:
　　(1)对由两个均匀光纤光栅构成的F-P腔，通过MATLAB仿真，模拟了两个均匀光纤光栅长度、F-P腔长和折射率调制深度三个参数分别单独变化时，F-P腔的自由光谱范围(Free Spectral Range，FSR)、传输谱、反射谱、相位、时延、色散的变化情况。讨论了一种特殊的均匀光纤光栅F-P腔，即构成F-P腔的两段均匀光栅的反射率一个较小，一个极大（基本达到100％），称之为均匀光纤光栅Gires-Tournois(G-T)腔。
　　(2)对由两个啁啾光栅级联构成的F-P腔，根据构成F-P腔的两线性啁啾光栅的级联方向及位置，分为四类进行研究:1）两线性级联啁啾光栅周期均由小到大;2)两线性级联啁啾光栅周期均由大到小;3）两线性啁啾光栅级联，第一段啁啾光栅周期由小到大，第二段啁啾光栅周期由大到小;4）两线性啁啾光栅级联，第一段啁啾光栅周期由大到小，第二段啁啾光栅周期由小到大。对以上四类情况，通过MATLAB仿真，模拟了在光栅长度、折射率调制深度和啁啾系数三个参数分别单独变化时，F-P腔的传输谱、反射谱、相位、时延、色散及FSR，并讨论了各项参数变化对这些特性的影响。讨论了一种特殊的啁啾光纤光栅F-P腔，即构成F-P腔的两段啁啾光栅的反射率一个较小，一个极大（基本达到100％），称之为啁啾光纤光栅G-T腔。讨论了一类特殊的啁啾光栅F-P腔，即两啁啾光栅以一定位置偏移重叠写入到光纤内，构成啁啾摩尔光纤光栅。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 引言

1．2 光纤光栅的发展与研究应用

1．3 光纤法布里-珀罗腔的发展研究与应用

1．4 基于光纤光栅法布里-珀罗腔的功能器件的应用介绍

1．4．2 光纤光栅F-P腔色散补偿器

1．4．4 光纤光栅F-P腔传感器

1．5 论文主要研究工作

2 光纤光栅理论基础

2．1 耦合模理论

2．2 传输矩阵法

2．3 光纤布拉格光栅的光谱特性

2．4 本章小结

3 均匀光纤光栅构成的F-P腔

3．1 均匀光纤光栅F-P腔的基本理论

3．2 两长度相同均匀光栅构成F-P腔

3．2．1 改变两光栅长度

3．2．2 改变F-P腔腔长

3．2．3 改变折射率调制深度

3．3 两长度不同均匀光栅构成F-P腔

3．3．1 改变F-P腔腔长

3．3．2 改变折射率调制深度

3．4 均匀光栅构成的G-T腔

3．4．1 均匀光栅G-T腔的基本理论

3．4．2 反射谱和相位特性

3．5 本章小结

4 啁啾光纤光栅构成的F-P腔

4．1．2 啁啾光纤光栅F-P腔FSR计算

4．2 周期由小变大的同向啁啾光栅构成F-P腔

4．2．1 改变折射率调制深度

4．2．2 改变啁啾系数

4．3 两周期依次由小变大再由大变小的啁啾光栅构成F-P腔

4．3．1 改变光栅长度

4．3．2 改变折射率调制深度

4．3．3 改变啁啾系数

4．4 两周期依次由大变小再由小变大的啁啾光栅构成F-P腔

4．4．1 改变光栅长度

4．4．2 改变折射率调制深度

4．4．3 改变啁啾系数

4．5 线性啁啾光栅构成的G-T腔

4．6 重叠写入啁瞅光栅构成F-P型滤波器

4．7 本章小结

5．1 总结

5．2 未来展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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