光纤光栅论文特殊光纤光栅滤波器的理论研究和应用.doc

光纤光栅论文：特殊光纤光栅滤波器的理论研究及应用 【中文摘要】作为一种光纤型滤波器件,光纤光栅以其与光纤完全兼容、反射特性好、附加损耗小、体积小、成本低,对外界温度、应力、应变的变化具有较好的响应特性等优点在光纤通信与光纤传感领域得到了快速的发展与应用,并且随着“三网融合”及全光网络的发展将会发挥越来越重要的作用。本文首先以耦合模理论、传输矩阵法及离散层析算法为根本方法,研究分析了取样光纤光栅、相移光纤光栅、三角光谱光纤光栅、倾斜光谱光纤光栅等多种光栅的内部结构及光谱特性。并在此基础上重点对多通道的光纤光栅进行了研究取得了以下两方面的成果。(1)设计了一种刻写在高双折射光纤上的Sinc取样光纤光栅,该光栅具有两套偏振方向互相垂直的不同反射波长的光谱；合理设计高双折射光纤的快慢轴折射率差,可在同样长的光敏光纤上得到两倍于普通取样光纤光栅的信道数目,提高了光纤的利用率并能降低对光纤光敏性的要求。理论研究了该型光栅的色散特性和切趾优化。结果表明：这种具有梳状反射谱的光栅在多波长偏振光纤激光器和光纤传感网络中具有极大的应用价值。(2)对重构多信道光纤光栅的离散层析算法进行了优化。在各信道加入相移的基础上,运用非线性最小二乘法对耦合系数进行高斯曲线拟合,降低了折射率调制深度的最大值且可以将剧烈变化的折射率调制深度平滑化。仿真表明,较之改进前的折射率调制最大值(0.0013),利用新算法在折射率调制最大值为0.0005时成功设计了一个8信道光纤光栅,极大地降低了对光纤光敏性的要求。同时,折射率调制曲线的平滑化降低了光栅的实际刻写难度其次,文章研究了Rsoft软件GratingMOD模块在处理光纤光栅问题时的具体应用。应用该软件首先对Bragg光纤光栅以及矩形取样光纤光栅进行了仿真,又分别设计了八信道的取样光纤光栅及三角光谱光纤光栅,与MATLAB仿真结果进行了对比。GratingMOD可以正确快速的得到所需结果,从而简化了光栅的设计方法,并使的设计更形象、直观。最后,介绍了一种波长可切换的线偏振掺Yb双包层光纤激光器,利用保偏光纤布拉格光栅和高反射率的啁啾光纤光栅构成激光谐振腔,以单模保偏双包层掺Yb光纤为增益介质,通过调节腔内的偏振控制器的旋转角度实现了激光分别在两个单波长之间的切换。输出激光的波长在1070.08nm和1070.39nm、功率为1W、消光比为48dB斜率效率为52%, FWHM为0.022nm；用格兰汤姆逊棱镜研究了该激光的偏振特性。 【英文摘要】Because of the excellent characteristics, such as natural compatibility with fiber, fine reflectivity performance, low insertion loss, small volume, low cost and high sensitivity to the changes of environmental temperature, stress and strain, etc, fiber gratings have been and will be used in fiber communication and fiber sensing domain extensively. With the rapid development of Tri-Networks Integration and All-Optical Network, fiber grating will play a more and more important role in these areas.Firstly, this article studies several special spectral fiber gratings such as sampled fiber Bragg grating, phase-shifted fiber Bragg grating, triangular fiber Bragg grating, and tiled fiber Bragg grating using the couple mode theory, transfer matrix method, and discrete layer peeling. Among of them, the multi-channel grating filters are designed and analyzed in a focused manner and two