可重构长周期光纤光栅耦合器的研究.pdfVIP

摘 要 摘 要 随着光纤技术和光纤通信的发展，光纤光栅已经成为近年来发展得最为迅速 的无源光纤器件之一。周期为几十至几百微米的长周期光纤光栅（LPFG），由于其 具备与布拉格光纤光栅（FBG）不同的优点而倍受关注。因此，在光纤通信和光纤 传感领域中有着广阔的应用前景。 本文主要研究机械写入长周期光纤光栅耦合器的特性，内容如下： 1. 通过实验研究了机械写入长周期光纤光栅谐振波长与周期之间的关系；分 析了长周期光纤光栅耦合器谐振损耗、耦合率与压力之间的关系；对比了单面周 期性施力结构和双面周期性施力结构下LPFG 的光谱特性，结果表明：在相同压力 下，采用双面周期性施力结构比采用单面周期性施力结构更容易使光纤发生微弯， 产生更大的交流耦合系数和更小的带外损耗。 2. 研究了包层半径变化对长周期光纤光栅光谱特性的影响，发现包层半径的 减小，会引起长周期光纤光栅谐振波长的红移，且其中较高阶的包层模式红移量 较大。此外，包层半径的减小，还会提高相同压力下纤芯基模到包层模的耦合率。 3. 研究了压力和包层半径对机械写入的 2×2 长周期光纤光栅耦合器光谱特 性的影响，结果表明；减小包层半径虽然会增大光纤纤芯到包层的耦合系数，但 却会使进入包层中的能量更多地泄漏出耦合器，耦合器的耦合率并没有增加。 4. 研究了机械写入的 3×3 长周期光纤光栅耦合器光谱特性，结果表明：两 根耦合光纤均能达到-14.5 dB 的耦合率，并且三根光纤具有很好的互换性。 综上所述，机械写入长周期光纤光栅耦合器具有很好的可重构性和可调节性， 制作简单并且应用灵活，值得进一步的研究。 关键词：长周期光纤光栅，谐振波长，耦合器，耦合系数，耦合率 I 万方数据 ABSTRACT ABSTRACT With the development of fiber-optic technology and fiber-optic communication, fiber gratings have become one of the fastest growing optical passive components in recent years. Long-period fiber gratings (LPFGs) with period ranging from dozens to hundreds of microns have attracted extensive attention due to some advantages different from fiber Bragg gratings (FBGs). Therefore, LPFGs have broad applications in fiber-optic communication and fiber-optic sensing field. The dissertation focuses on the characteristics of the mechanically-induced LPFGs couplers, whose content is as follows: 1. Through experiments, the relationship between the resonant wavelengths and the