光纤布拉格光栅偏振相关损耗特性及在传感方面的应用-光学专业论文.docxVIP

哈尔滨师范大学硕士学位论文 哈尔滨师范大学硕士学位论文 摘 摘 要 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 HYPERLINK \l _bookmark0 参考文献............................................................37 HYPERLINK \l _bookmark1 攻读硕士学位期间所发表的学术论文....................................42 HYPERLINK \l _bookmark2 哈尔滨师范大学硕士学位论文原创性声明 ................................43 HYPERLINK \l _bookmark2 哈尔滨师范大学硕士学位论文使用授权书 ................................43 HYPERLINK \l _bookmark3 致 谢..............................................................44 II 摘要 光纤光栅作为一种新型光子器件，因其具有灵活设计、优良的选频特性和稳 定性能，已成为光纤通信和光纤传感系统的核心元件并被广泛应用。但由于光纤 光栅内部分布的不均匀和外界环境的干扰引入一定量的双折射，从而引入一些偏 振现象，比如，偏振模色散和偏振相关损耗等，随着高速光纤通信与光纤传感技 术的飞速发展，光纤光栅的偏振特性带来的负面影响也越来越大，主要表现为： 数字系统中脉冲失真变形、误码率增高、传输带宽受限等。另一方面，光纤光栅 的偏振特性在传感领域也得到了应用，如温度传感器和压力传感器等，因此，对 光纤光栅偏振特性的研究就尤其的重要。 本文以光纤布拉格光栅为研究对象，首先介绍了布拉格光纤光栅的发展，然 后阐述了光纤光栅偏振特性研究的几种理论基础，本文主要采用较为简单的耦合 模理论对光纤偏振特性进行了理论分析及数值模拟。 其次，深入研究了均匀光纤布拉格光栅的反射偏振相关损耗特性。分析了横 向力对光纤布拉格光栅偏振相关损耗的影响，分析表明横向压力引起了光纤光栅 的双折射量和光栅长度的变化，从而改变了光纤布拉格光栅的偏振相关损耗特性， 同时分析了温度对反射偏振相关损耗的影响。 最后，本文研究了光纤布拉格光栅的反射偏振相关损耗特性在横向力传感方 面的应用。我们通过实验研究了横向力和温度对反射偏振相关损耗的影响，发现 温度的变化只会引起反射偏振相关损耗整体峰位的移动，并不会影响两峰之间的 相对距离。而压力的变化除了会使反射偏振相关损耗的峰位发生整体的移动之外， 还会使反射偏振损耗的主峰间距发生变化，并且反射偏振相关损耗谱的主峰间距 对侧向力的响应非常敏感，因此通过反射偏振损耗的间距变化可以实现横向压力 传感而且避开了温度的影响。为实现横向压力传感器提供了可能。 关键词 光纤布拉格光栅；耦合模理论；Stokes 参量；偏振相关损耗；差分群时延 I Abstract Fiber grating as a kind of novel photonic devices has became main component in optical fiber communication and optical fiber sensing system, due to its flexible design, excellent frequency characteristics and stable performance. because of the difference refraction index distribution from the external environment in the fiber, so it will cause birefringence and some polarized phenomenon, for example, polarization mode dispersion and polarization dependent loss. With the high speed development of optical fiber grating in optical fiber communication and optical fiber sensing technology fields, the negative impact of polarization properties is serious more and more, such as pulse distortion of digital system, increased bi