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《电子科技大学》 2013年
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力学微弯长周期光纤光栅的制备及其折射率传感研究

石胜辉  
【摘要】:随着光纤及光子器件制造技术的不断完善,光纤光栅已成为目前最具有代表性和最有发展前途的光纤无源器件之一,并得到了广泛应用。长周期光纤光栅(LPFG)作为一种新型光无源器件,能够实现纤芯导模与同向传输不同阶次包层模之间的能量交换,引起特定波长的传输损耗。由于具有低后向反射、低插入损耗、制备工艺简单、体积小、传感灵敏度高、抗电磁干扰和兼容于光纤等优点,LPFG已经广泛应用于光纤通信领域。另一方面,由于LPFG的耦合特性受外界条件的影响,其谐振波长和耦合强度均随外界物理参数发生变化,除了对温度、应变、弯曲等敏感外,还对折射率变化非常敏感,因此,基于LPFG的折射率传感受到国内外广大学者的关注和研究。本论文以LPFG作为研究对象,主要围绕力学微弯LPFG的制备及其折射率传感开展了大量的的研究,主要研究内容如下: 1.介绍了光纤光栅的发展状况与分类;列举了几种LPFG的制备方法并比较了它们的优缺点;详细总结了LPFG折射率传感方案;介绍了力学微弯LPFG的发展现状及其应用成果。 2.在分析多层圆均匀光波导模场的基础上,采用圆环折射率离散化法,给出了光纤横截面任意折射率分布的普适函数。结合耦合模理论,推导了横截面折射率调制均匀和非均匀LPFG的模式耦合方程,利用数值计算方法对两种光栅谱特性进行了分析和讨论。 3.基于周期性微弯效应和光弹效应,提出了一种制备LPFG的简易方法。通过对两个周期性刻槽板之间的单模光纤施力制作了力学微弯LPFG,从实验上研究了此类LPFG的光谱特性。结果表明:改变压力可以灵活地调谐LPFG谐振损耗峰值,最大损耗峰值可达24.6dB。在1551.9nm处,该LPFG最大偏振相关损耗值为7.42dB,对应谐振波长分离值为1.9nm,且均随包层模阶次的增大而增大。此外,研究了光纤扭转后制备的LPFG的透射谱特性,结果发现随着光纤扭转率增大,光栅谐振波长向短波方向迁移。最后,通过腐蚀光纤包层能够有效地提高LPFG的耦合效率。 4.相移LPFG因其光谱设计灵活而备受关注。利用力学微弯法制作了相移LPFG,实验着重讨论了光栅参数对π相移LPFG透射谱的影响。结果表明:π相移LPFG谐振峰幅度随施加压力的增大而增大,通带带宽随π相移个数增加而增宽,但通带中心波长不发生变化。引入9个π相移的LPFG的LP13耦合模通带带宽可达32.34nm。 5.提出了一种基于复合光波导LPFG的新型折射率传感器,使用一系列有机试剂和不同浓度的NaCl溶液对其进行折射率响应灵敏度实验。结果表明:该传感器用于传感时,在包层模阶数一定的情况下,优先选择周期较大的光栅获得更大的灵敏度;当光栅周期固定时,通常选择高阶包层模用于传感。当折射率从1.33变化到1.43时,光栅周期为580μm的LP14耦合谐振模的折射率灵敏度为72nm/RIU,其灵敏度为LP11模的10倍。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN253

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜明顺;冯德军;隋青美;;机械感生可调谐长周期光纤光栅的特性研究[J];半导体光电;2009年02期
2 汪仲清;刘志伟;曹昶;邬墨家;;基于啁啾光纤光栅的单光源产生毫米波研究[J];半导体光电;2011年05期
3 严金华;姜萌;;一种基于LPG的高灵敏度折射率传感器[J];光电子.激光;2008年02期
4 侯尚林;韩佳巍;张睿睿;黄永清;张霞;任晓敏;;可调谐长周期光子晶体光纤光栅压力传感的实验研究[J];光电子.激光;2010年01期
5 康娟;董新永;赵春柳;张在宣;金尚忠;;基于长周期光纤光栅嵌入型Sagnac环光谱的折射率测量[J];光谱学与光谱分析;2011年04期
6 姜明顺;冯德军;隋青美;;机械感生长周期光纤光栅的可调谐环形光纤激光器[J];光学精密工程;2010年02期
7 陈凯,盛秋琴,葛春风,董孝义,韩军,陈胜平;Several mechanically-induced long-period gratings by a grooved plate[J];Chinese Optics Letters;2003年08期
8 姜明顺;冯德军;隋青美;;Characteristic research on mechanically induced long-period fiber gratings[J];Chinese Optics Letters;2009年02期
9 何瑾琳,孙小菡,张明德,逄焕刚;相移长周期光纤光栅的光谱特性及其在光分插复用器中的应用[J];光学学报;2000年08期
10 魏淮,童治,王目光,简水生;镀金属长周期光纤光栅的研究[J];光学学报;2003年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 丁金妃;光纤光栅折射率传感技术研究[D];浙江大学;2006年
2 刘云启;布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究[D];南开大学;2000年
3 钱颖;光纤光栅传感技术基础研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 方考;长周期光纤光栅器件的特性分析[D];电子科技大学;2011年
2 王若崑;长周期光纤光栅偏振相关损耗及降低方法研究[D];重庆大学;2007年
3 王晶;1650nm波段应力长周期光栅及其温度传感实验研究[D];北京交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐成;卢祥林;吴慧娟;吴宇;饶云江;;具有视频联动功能的光纤围栏周界入侵监测系统[J];安防科技;2010年09期
2 李姗姗;吴慧娟;卢祥林;饶云江;王杰;;基于光纤传感网技术的智能油田综合监测系统[J];安防科技;2011年08期
3 马丽娜;宋章启;曹春燕;胡永明;;一种新颖的反射放大式宽谱梳状光纤光源[J];半导体光电;2008年01期
4 叶昌金;杨梓强;;基于光纤光栅的Fabry-Perot滤波器特性的研究[J];半导体光电;2008年01期
5 张丽萍;陈根祥;路慧敏;;幅度取样光纤光栅拼接制作技术的分析与研究[J];半导体光电;2011年01期
6 鞠芳;马昕;刘统玉;;DFB激光器振动解调系统温度补偿的设计[J];半导体技术;2010年08期
7 娄淑琴,任国斌,王智,延凤平,简水生;椭圆芯光子晶体光纤的传导模式[J];北方交通大学学报;2004年02期
8 张国生;王政平;王成;马仁德;;长周期光纤光栅理论研究进展[J];北京印刷学院学报;2006年04期
9 赵明富;黄德翼;罗彬彬;矫雷子;周斌;;光纤Bragg光栅倏逝波传感器[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年10期
10 李志全,朱丹丹,吴飞,王莉,黄丽娟,张晓明;内含光纤Bragg光栅的微型振动加速度测量探头设计及其理论分析[J];传感技术学报;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵艳峰;曹敏;王达达;李建发;秦忠;;FBG传感技术在变电站塔架应变监测中的应用研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
2 陈金明;汤立群;;光纤光栅频谱和曝光特性研究[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
3 赖先主;张宝富;徐智勇;谢畅;;ROF技术及其应用[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
4 王伟Bai;王志功;王蓉;徐建;;155Mb/s大动态范围AGC跨阻放大器的设计[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
5 张华鲁;季伟;;基于RoF技术的Wi-Fi远程接入系统的设计与实现[A];中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集[C];2010年
6 左昌明;;多包层平坦光纤色散的数值分析[A];2008年“ICT助力两型社会建设”学术研讨会论文集[C];2008年
7 曹传杰;;GBIC模块的设计与接收部分的仿真[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
8 周岩;高杨;杨宁;;高压开关柜触头温度在线监测技术综述[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
9 赵兵;张志利;仲启媛;李洪才;;光纤光栅传感技术在武器装备检测中的应用[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
10 杜宁宁;闫卫平;李宏;;光纤Bragg光栅传感器解调系统设计[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周爱;蘸粘式光纤液体分析技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 姜萌;光纤CRDS流体传感的理论与实验研究[D];南开大学;2010年
5 刘鹏;高效率泵浦耦合及光纤激光器关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
6 万莹;用于光波导材料的可直接紫外写入的含氟聚合物的研究[D];吉林大学;2011年
7 马国明;基于光纤光栅传感器的架空输电线路覆冰在线监测系统的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 程旭升;聚合物Bragg光纤光栅的制作及其传感特性的研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 陶传义;基于cryptophane修饰SiO_x纳米线的荧光猝灭型化学传感器研究[D];重庆大学;2011年
10 刘荣梅;基于界面分析的光纤智能复合材料结构强度性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭东歌;基于LPFGs氢敏探测器的研究[D];郑州大学;2010年
2 韩笑;OCDMA通信系统中地址码的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高桂超;场渗透对n型硅场发射电子能谱的影响[D];中国海洋大学;2010年
4 赵兰兰;EDFA增益斜率影响因素的实验研究和数值模拟[D];江南大学;2010年
5 王秋玉;基于ARM-Cortex单片机的光纤布拉格光栅位移传感器的设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 张丽萍;取样光纤光栅拼接制作技术的研究[D];北京交通大学;2010年
7 包玉龙;基于荧光强度比的光纤布拉格光栅温度应变传感器[D];北京交通大学;2010年
8 张从国;锥形光纤的理论研究[D];北京交通大学;2011年
9 孙倩;单频光纤激光器谐振腔的研究[D];北京交通大学;2011年
10 田鹏飞;窄线宽掺铒光纤激光器的理论和实验研究[D];北京交通大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李栩辉,夏历,刘晶雯,王建萍,谢世钟;啁啾和切趾函数可调的光纤光栅的扫描写入法[J];半导体光电;2001年01期
2 孔梅,李春跃,石邦任;基于长周期光纤光栅的增益均衡器设计[J];半导体光电;2001年04期
3 张健生,郭玉彬,王天枢;可编程控制波长调谐的环形掺铒光纤激光器[J];半导体光电;2004年05期
4 赵淑平;王品红;张晓霞;方荇;何栩翊;;基于掺铒光纤的长周期光纤光栅滤波器的研究[J];半导体光电;2005年06期
5 孔梅,汤伟中,周文;长周期光纤光栅的相移和色散特性[J];半导体光电;1999年01期
6 刘勇,叶志清;龙格-库塔法和传输矩阵法求解非均匀长光纤光栅问题的比较[J];江西师范大学学报(自然科学版);2001年01期
7 彭川,LE H Q,Sarangan A M,Ishaug B,Thompson L;外耦合布拉格光栅 5μm量子级联激光器(英文)[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2003年03期
8 何万迅,施文康,叶爱伦;基于长周期光纤光栅的高灵敏度温度传感方案[J];传感技术学报;2002年01期
9 关寿华;于清旭;宋世德;郑建洲;;长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究[J];传感技术学报;2007年03期
10 曹晔;刘波;开桂云;董孝义;;光纤光栅传感技术研究现状及发展前景[J];传感器技术;2005年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于永森;Bragg光纤光栅的制作及在传感器和光纤放大器中应用研究[D];吉林大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武志刚,董孝义,张伟刚,袁树忠;啁啾的长周期光纤光栅的透射谱特性[J];南开大学学报(自然科学版);2002年02期
2 郑伟,卓仲畅,秦莉,牛忠国,张玉书;长周期光纤光栅的制作及热退火特性[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2002年06期
3 高侃,蔡海文,陈高庭,方祖捷;一种改善长周期光纤光栅热稳定性的方法[J];光学学报;2002年09期
4 童治,魏淮,王目光,王智,谢增华,简水生;氢载长周期光纤光栅退火的分析和模拟[J];中国激光;2002年10期
5 朱涛,饶云江,冉曾令,王义平,江建;一种基于新型长周期光纤光栅的动态增益均衡器[J];光子学报;2003年03期
6 胡爱姿,饶云江,聂知理,牛永昌;腐蚀后的新型长周期光纤光栅特性研究[J];光子学报;2004年08期
7 王义平,陈建平,饶云江;新型长周期光纤光栅的扭曲特性研究[J];中国激光;2005年08期
8 王昌;姜德生;刘统玉;;长周期光纤光栅实时监测复合材料固化研究(英文)[J];光学与光电技术;2006年02期
9 王德法;施解龙;陈圆圆;陈冠群;;相移长周期光纤光栅的透射谱特性及其切趾优化[J];量子电子学报;2006年05期
10 欧启标;王彦;秦子雄;曾庆科;;长周期光纤光栅的应用研究[J];应用激光;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘海涛;杨亦飞;汤树成;陈建平;;长周期光纤光栅的理论及实验[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
2 董小伟;裴丽;李彬;简伟;简水生;;影响长周期光纤光栅的特性参数及其在通信方面的应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
3 牛永昌;饶云江;胡爱姿;陈爱军;高庆;马任飞;;长周期光纤光栅带宽分析[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
4 饶云江;;新型长周期光纤光栅及其在光纤通信中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
5 牛永昌;饶云江;冉曾令;胡爱姿;;新型保偏长周期光纤光栅的制作与理论研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
6 严明;罗售余;詹黎;张智明;夏宇兴;;施加轴向应力的啁啾长周期光纤光栅的传感测量[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
7 史磊磊;朱涛;陈方元;邓明;饶云江;;基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 崔文涛;刘艳格;邰伯寅;王兵;;基于级联长周期光纤光栅的多参量传感器研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 裴丽;董小伟;李彬;简伟;简水生;;聚合物包层长周期光纤光栅特性及应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
10 王德法;陈冠群;施解龙;陈园园;;相移长周期光纤光栅的透射谱特性及其切趾[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨蕊竹;长周期光纤光栅的特性及传感应用的研究[D];吉林大学;2012年
2 李秋顺;基于消失波的长周期光纤光栅化学传感[D];吉林大学;2009年
3 姜明顺;长周期光纤光栅理论及传感技术研究[D];山东大学;2010年
4 王彦;长周期光纤光栅在智能结构中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年
5 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 宋世德;长周期光纤光栅的特性及传感应用研究[D];大连理工大学;2006年
7 白志勇;新结构型长周期光纤光栅制作及特性研究[D];南开大学;2014年
8 王义平;新型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2003年
9 苗飞;基于飞秒激光的长周期光纤光栅制备及其传感特性研究[D];山东大学;2012年
10 朱涛;特种长周期光纤光栅基础研究[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周兵;长周期光纤光栅在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 朱翀宇;锥形耦合长周期光纤光栅的研究[D];北京交通大学;2009年
3 张锋;长周期光纤光栅用于高温压力管道应变检测技术研究[D];中国计量学院;2012年
4 高霞;基于长周期光纤光栅的理论及应用研究[D];山东大学;2009年
5 马狄峰;新型长周期光纤光栅传感与滤波特性的研究[D];苏州大学;2010年
6 路密芳;多芯长周期光纤光栅光学特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王少石;基于液晶包覆的长周期光纤光栅的调谐特性研究[D];上海交通大学;2009年
8 刘东;基于周期压力相移长周期光纤光栅研究[D];电子科技大学;2010年
9 陈成金;机械微弯长周期光纤光栅器件研究[D];电子科技大学;2010年
10 汪文华;980nm滤波器及新型抗弯光纤中写入的长周期光纤光栅[D];电子科技大学;2011年
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