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掺杂B-Ge光纤中的长周期光纤光栅及其应用

Barerem-Melgueba Mao  
【摘要】:不可否认,光纤设备的问世,为电信行业提供了高品质,高性能,高容量和高速通信链路,从而彻底改变了整个行业。同样,基于光纤的器件也使得传感器行业发生了巨大的变化。光纤光敏性和单模光纤纤芯折射率可改变性的发现,导致一种基于光纤的特殊器件的产生,人们把这种器件称作光纤光栅:光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅。光纤光栅相比于传统器件有许多优点,如抗电磁干扰,体积小,灵敏度高,重量轻等,不仅被广泛地应用于光通信领域,在光纤传感器领域也有广阔的用武之地。 在这篇论文中,我们在硼-锗共掺光敏光纤上制作长周期光纤光栅,并通过实验证明了它们的一些潜在的应用。为了节省载氢耗费的时间和精力,和避免因载氢影响光栅稳定,我们在实验中用硼-锗共掺光敏光纤代替了普通的单模光纤。 首先,我们简要的介绍了光纤光栅的历史。然后,我们用耦合模理论和传输矩阵法这两种不同的分析方法给出了光纤光栅的理论分析。 我们简要的介绍了光纤增敏技术和光纤光敏性的几种机理。并对光纤光栅制作技术进行回顾,特别介绍了我们实验室的光纤制作平台。 我们研究了用硼锗共掺光纤制作的长周期光栅的温度响应。此类长周期光栅表现出了很高的温度灵敏度,可以用于温度传感领域。然而在光通信应用领域中需要考虑高温度灵敏性带来的影响。 我们提出并验证了一种基于长周期光栅折射率灵敏性的液位传感器,通过监测长周期光栅损耗峰值的波长漂移来实现液位传感。我们同时比较了光纤硼锗掺杂浓度对于液位传感器性能的影响。通过对刻写在两根硼锗掺杂浓度不同的光纤上的长周期光栅液位传感器的实验分析,我们得知掺杂浓度对于光栅波长漂移有很大的影响。我们的工作探索了长周期光栅液位传感器的机制,并且提出了进一步提高检测灵敏度的方法。


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