基于光纖光柵的光纖延遲線研究

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1、Ｉ專業(yè)學(xué)位碩±學(xué)位論文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＩｒ鐵＾ｙＩ＼＞論文題目基于光纖光柵的光纖延遲淺研究專業(yè)學(xué)位類別工程碩壬謂學(xué)號(hào)２０１３２２０５０１２３通作者姓名任書源＾指導(dǎo)教師史雙謹(jǐn)高工胃■獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加標(biāo)注和致謝的地方夕ｈ論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工

2、作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。作者簽名：巧書鋪日期：年《月／日論文使巧授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）＇巧惠作者簽名：巧書源導(dǎo)師簽名：建曰期：必年月曰（＜／分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文基于光纖光柵的光纖延遲線研究（題名和副題名）

3、任書源（作者姓名）指導(dǎo)教師史雙瑾高工電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)學(xué)位類別工程碩士工程領(lǐng)域名稱光學(xué)工程提交論文日期2016.4.12論文答辯日期2016.5.20學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年6月答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。STUDYOFOPTICALFIBERDELAYLINEBASEDONFIBERBRAGGGRATINGAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeri

4、ngAuthor:RenShuYuanSupervisor:ShiShuangJinSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要基于光纖延遲線的實(shí)時(shí)延時(shí)技術(shù)有效克服了相控陣?yán)走_(dá)在寬帶寬角掃描情況下出現(xiàn)的波束偏移和脈沖展寬問(wèn)題。隨著光纖光柵寫入技術(shù)的成熟，光纖光柵器件被廣泛應(yīng)用于光通信和光纖傳感領(lǐng)域，近年來(lái)也被用于研制光纖延遲線。本文首先對(duì)光纖布拉格光柵（FBG）進(jìn)行了研究。用非規(guī)則光波導(dǎo)耦合模理論推導(dǎo)了均勻FBG的耦合模方程，通過(guò)方程的解析解得到均勻FBG的反射譜和時(shí)延特性，并在此基礎(chǔ)上用傳輸矩陣法分析得出線性啁啾光纖布拉格光柵（LCFBG）

5、的反射譜和時(shí)延特性。借助Matlab工具，深入分析了折射率調(diào)制深度、光柵柵區(qū)長(zhǎng)度以及啁啾系數(shù)對(duì)以上兩類FBG傳輸特性的影響。接下來(lái)研究了常用的六種光纖光柵切趾函數(shù)，發(fā)現(xiàn)切趾能有效抑制光纖光柵反射譜的震蕩和時(shí)延曲線的抖動(dòng)，從而改善光纖光柵的傳輸特性。其中，sinc函數(shù)和tanh函數(shù)能更加靈活的對(duì)LCFBG進(jìn)行切趾，并能達(dá)到更好的切趾效果。其次，理論分析了LCFBG的溫度、應(yīng)變傳輸特性。溫度變化引發(fā)的熱膨脹效應(yīng)和熱光效應(yīng)，以及應(yīng)變引起的光柵周期變化和彈光效應(yīng)均使得LCFBG的反射譜發(fā)生偏移，從而改變了LCFBG的時(shí)延特性。然后，實(shí)驗(yàn)研究了LCFBG的溫度、應(yīng)變傳輸特性。裸光纖光柵的溫度靈敏

6、度較低，實(shí)驗(yàn)時(shí)用紫銅片對(duì)其進(jìn)行了貼片式溫度增敏封裝，結(jié)果表明增敏后LCFBG的溫度靈敏度提升了3.1倍，在0~70℃溫度變化范圍內(nèi)，LCFBG的反射譜中心波長(zhǎng)偏移量由0.7nm增加到2.73nm。應(yīng)變實(shí)驗(yàn)采用等強(qiáng)度懸臂梁調(diào)制方式，在LCFBG軸向拉伸和壓縮兩種狀態(tài)下，使其反射譜中心波長(zhǎng)偏移了6.45nm。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)LCFBG的布拉格反射波長(zhǎng)偏移量與柵區(qū)溫度以及光柵應(yīng)變的改變量成線性關(guān)系，LCFBG的色散在實(shí)驗(yàn)的溫度和應(yīng)變變化范圍內(nèi)基本不受影響。最后，研究了基于光纖光柵的延遲線。提出了三種基于均勻FBG的4bit光纖延遲線，詳細(xì)分析了它們的延時(shí)性能。研制了基于LCFBG的5bit延遲線

7、，實(shí)現(xiàn)了平均步進(jìn)為5.39ps，精度為2.46ps，延時(shí)范圍為0~168.6ps的延時(shí)。研究了基于應(yīng)變調(diào)制的LCFBG延遲線，在拉伸和壓縮兩種狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)了延時(shí)步進(jìn)接近于0.1ps，延時(shí)范圍為-64.5ps~60ps的準(zhǔn)連續(xù)可調(diào)延時(shí)。關(guān)鍵詞：光纖光柵，溫度，應(yīng)變，光纖延遲線IABSTRACTABSTRACTPhased-ArrayAntennausingconventionalelectricalphase-shiftertechniqueint