基于光纤光栅的温度不敏感生化传感器及全光开关研究

摘要

光纤光栅由于其优良的特性，是近年来研究的一个热点，广泛应用于全光通信、传感等诸多领域。论文对温度不敏感光纤光栅生化传感器，以及光纤光栅的非线性开关特性进行了深入的研究，主要作了以下三个方面的工作。 1．研究了温度对光纤光栅生化传感器的影响，研究表明温度对光纤光栅本身参数的影响和溶液折射率的影响会都造成布拉格波长漂移，最后得出布拉格波长漂移与温度之间的数值关系；设计了温度补偿方案，选用了半光栅蚀刻法，对不同低浓度和高浓度溶液采取不同的补偿方法。 2．讨论了利用高非线性光子晶体光纤中的布拉格光栅的交叉相位调制效应实现全光开关的理论模型，在理论模型的基础上建立了相关的数值模型，并用显式差分法对数值模型进行求解，对不同参数设置情况下的光开关特性分别进行了深入的研究。 3．利用分步傅立叶方法和精确的龙格库塔法对长周期光纤光栅的归一化非线性耦合模方程进行数值分析，得出了谐振情形和非谐振情形下，弱光输入和强光输入脉冲在长周期光纤光栅中的非线性传输特性。纤芯输出光强随纤芯输入光强的变化表明在谐振情形下，光开关特性对应先断后通的情况；非谐振情形下，光开关特性对应先通后断、再到通的情况。

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第一章绪论

1.1引言

1.2光纤光栅在通信中的线性应用

1.3光纤光栅在传感器方面的应用

1.4光纤光栅在光开关中的非线性应用

1.4.1利用基于非线性光纤的光栅耦合器实现全光开关

1.4.2利用普通光纤中光栅的交叉相位调制效应实现全光开关

1.5本论文的主要工作

参考文献

第二章光纤光栅非线性理论

2.1光纤光栅非线性耦合模理论

2.1.1光纤布拉格光栅非线性耦合模方程

2.1.2长周期光纤光栅非线性耦合模方程

2.2光纤光栅非线性耦合模方程求解方法

2.2.1传输矩阵法

2.2.2分步傅立叶法

参考文献

第三章温度不敏感光纤光栅生化传感器

3.1温度变化对光纤光栅参数的影响

3.2温度变化对待测溶液的影响

3.2.1温度对溶液折射率的影响

3.2.2温度对反射波长的影响

3.3温度对生化光纤光栅传感器的综合影响分析

3.4温度补偿

3.5小结

参考文献

第四章光纤光栅全光开关特性研究

4.1基于光子晶体光纤布拉格光栅的全光开关研究

4.1.1布拉格光栅全光开关的数值模型

4.1.2光开光特性分析

4.2基于长周期光纤光栅的全光开关研究

4.2.1谐振情形下的光开关特性

4.2.2非谐振情形下光开关特性

4.3小结

参考文献

第五章论文工作总结及展望

致谢

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