光纤光栅制作工艺及其在光纤传感中的应用研究-电磁场与微波技术专业论文.docxVIP

上海交通大学博士学位论文于石油井下的高温高压传感器，目前市场对这样的产品有迫切需求。 上海交通大学博士学位论文 于石油井下的高温高压传感器，目前市场对这样的产品有迫切需求。 另外，光纤光栅也在光纤激光器中有非常重要的应用，不论是在窄线宽激光器 还是在双包层大功率激光器，目前都是应用研究的一个热点，光纤光栅是其中的一 个核心元件。利用光纤光栅制作的窄线宽激光器，如DFB光纤光栅激光器，具有波 长容易控制、输出线宽窄、相干长度长(可达数公里)等优点，可以用于传感领域， 诸如水听器等，也是一个研究的热点，具有广阔的应用前景。目前，国内报道的实 验结果比传统的压电式传感器灵敏20dB以上。而双包层大功率激光器在工业切割， 焊接等领域具有非常重要的应用，可以预见随着它性能的改善，会部分替代目前市 场上应用比较广泛的YAG激光器。 本文围绕光纤光栅制作、光纤DFB激光器、光纤光栅传感器几个方面进行了理 论及实验研究工作，具体如下： ·系统地总结了光纤光栅的性质，介绍了光纤的增敏方法，用传输矩阵法对 各种光纤光栅的特性进行了模拟分析，深入研究了啁啾光栅的参数对其光 学性质的影响。 ·逆向层推法是从已制作完的光纤光栅外部光学特性中推算其内在参数的 一种有效方法。本文介绍了层推法理论和具体实施方法，并用这种方法对 具体的光栅进行了分析，所得结果同实际情况非常吻合，验证了该方法的 有效性。 ·研究了各种光栅的制作方法，包括啁啾光栅、WDM滤波器光栅、长周期 光栅，提出了一些新的工艺手段，效果良好。其中碉啾光栅O．5dB带宽 O．4rim，时延斜率为1080ps／rim，时延抖动士10ps。利用二根啁啾光栅， 在G652光纤中，成功地将10Gb／s SDH信号传输了150公里，带内无误 码。制作的WI)M光栅边模大于30dB，反射蜀g99．9％。提出了长周期光 栅用于EDFA增益均衡时，谱形的拟合方法并进行了实际制作，所得误差 ≮∞．4dB。 ●研究了影响多波长光纤DFB激光器性能的因素和相应的改进措施，在低 上海交通大学博士学位论文掺铒光纤上实验制作了光纤DFB激光器，其光栅长度5cm，出光功率 上海交通大学博士学位论文 掺铒光纤上实验制作了光纤DFB激光器，其光栅长度5cm，出光功率 100uw，实测线宽100KHz。 ·对光纤光栅传感器进行了研究和制作，试制成功光纤光栅温度传感器、光 纤光栅应变传感器，部分已应用到实际的工程中。对高温高压传感器进行 了试制及实验室测试0，并对其高温、高湿环境下的可靠性进行了分析和 测试。 关键词：光纤光栅，耦合模，层推法，色散补偿器，光纤激光器，光纤 光栅传感 6 上海交通大学博上学位论文FABIUCATION 上海交通大学博上学位论文 FABIUCATION TECHNOLOGY AND SENSOR APPLICArIONS OF FⅡ；ER BRAGG GRATING ABSTRACT Fiber Bragg grating(FBG)was丘rst discovered by K．0．Hill in 1978． Originally,researchers thought that it was only a new phenomenon and since then suitable manufacturing techniques and application areas had not been found before several techniques emerged，which enabled the huge production and broad applications of various FBGs．The first is the side-writing technique proposed by G Meltz,et a1．This method makes it possible to manufacture FBG with different wavelengths by holography．And the second one is hydrogen load technique．It makes that one call inscribe FBG on conventional fiber．And the phase mask is another important technique．These three techniques bring about the commercialization of FBGs．FBG is compatible with communications optical fibers and theref