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旋转光纤/光栅的磁光特性研究

韩瑞  
【摘要】:光纤光栅作为一种重要的光无源器件,在光纤通信系统和光纤传感领域有着广泛的应用。近些年来,一些特种功能光纤光栅,如磁光光纤光栅、旋转光纤光栅等,逐渐引起人们的关注。磁光效应使磁光光纤光栅具有磁可调的光子带隙,光纤的旋转作用则使旋转光纤光栅具有较低的线双折射,而两者的共同作用会使光纤光栅产生更多新奇的特性。本文根据耦合模微扰理论对旋转磁光光纤/光栅进行研究,主要完成了以下工作: 1、分析了磁光效应、线双折射、光纤旋转和光栅结构四种微扰作用的特点,建立了旋转磁光光纤光栅的理论模型,并采用打靶法对旋转磁光光栅的耦合模方程进行了数值求解。该模型具有很强的适用性,可以用于分析磁光光栅、偏振保持光纤、旋转光栅等多种类型的简化波导结构。 2、研究了旋转磁光光纤中导波光偏振态的磁控特性,并给出了几种电磁偏振控制方案。研究表明,通过适当选取光纤线双折射和旋转率等参数,可使输出光偏振态的椭圆率与磁光耦合系数之间呈线性关系。 3、搭建了磁光光纤综合实验平台,用于测试磁光光纤的线性和非线性光学特性。为了严格控制输入光的偏振态,设计并制作了一种电磁偏振控制器,并借此开展了光纤磁光效应和磁光四波混频的实验研究,实验结果与理论分析一致。 4、提出“磁圆相关损耗”概念,并用于分析旋转磁光光栅的磁场敏感性。研究表明,高速旋转磁光光栅与各向同性磁光光栅相同,具有最佳的磁场敏感性;而适当低速旋转的磁光光栅可获得更高的磁圆相关损耗峰值,有助于降低噪声对测量结果的影响。与“偏振相关损耗”方法相比,“磁圆相关损耗”方法对线双折射的依赖性更小,理论分析也更容易。


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