組合式長周期光纖光柵的制作及特性研究

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1、分類號：密級：ＵＤＣ：編號：理學(xué)碩士學(xué)位論文組合式長周期光纖光柵的制作及特性研究碩士研究生：胡琪浩指導(dǎo)教師：孫偉民教授耿濤教授學(xué)科、專業(yè)：光學(xué)論文主審人：張濤副教授哈爾濱工程大學(xué)2017年12月分類號：密級：ＵＤＣ：編號：理學(xué)碩士學(xué)位論文組合式長周期光纖光柵的制作及特性研究碩士研究生：胡琪浩指導(dǎo)教師：孫偉民教授耿濤教授學(xué)位級別：理學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：光學(xué)所在單位：理學(xué)院論文提交日期：2017年12月論文答辯日期：2018年03月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.SciCharacterist

2、icsInvestigationandFabricationofSplicedLongPeriodFiberGratingCandidate:HuQihaoSupervisor:Prof.SunWeiminProf.GengTaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceEngineeringField:OpticsDateofSubmission:December,2017DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本

3、人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容

4、編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日組合式長周期光纖光柵的制作及特性研究摘要光纖光柵是一種可以在毫米、微米量級尺寸上實(shí)現(xiàn)對光纖模式的調(diào)控器件，由于其具有質(zhì)量小、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于光纖通信及傳感領(lǐng)域，并將在下一代信息技術(shù)中發(fā)

5、揮重要作用。隨著人們對于光纖光柵研究工作的逐漸深入，結(jié)構(gòu)型長周期光纖光柵引起了廣泛關(guān)注。本文基于單模-多模光纖結(jié)構(gòu)提出了一種新型的組合式長周期光纖光柵。設(shè)計制作了一套切割-焊接裝置，利用這套裝置成功制作出了組合式長周期光纖光柵。將這種光柵分別用于溫度、彎曲、應(yīng)力三種參量的測量，通過觀察透射譜的變化來確定其對于不同物理量的傳感特性，并在此基礎(chǔ)上提出了一種溫度不敏感彎曲傳感器。同時，通過將組合式長周期光纖光柵與其他光柵級聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)多參數(shù)同時測量。這種制作長周期光纖光柵的方法也提供了一種制作光柵的思路，有很大的應(yīng)用前景。本論文主要的研究工作及相應(yīng)研究成果有：1.設(shè)計制作了一套光纖切割拼接裝

6、置，基于這種裝置能制作周期為幾百微米的組合式長周期光纖光柵。該方法無需大型儀器設(shè)備，只需要常見的三維調(diào)節(jié)架、光纖切割刀以及光纖熔接機(jī)就能實(shí)現(xiàn)長周期光纖光柵的制作。這種方法制作出的長周期光纖光柵具有強(qiáng)度高、尺寸小、制作成本低等特點(diǎn)。2.分析多種全光纖馬赫-曾德爾干涉儀以及新結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵后首次提出利用單模—多模結(jié)構(gòu)作為光纖調(diào)制從而制作長周期光纖光柵。這種組合式長周期光纖光柵的周期為600μm，其中單模光纖長度為400μm，多模光纖長度為200μm。由于單模光纖和多模光纖纖芯直徑不匹配，單模纖芯中基模的能量會被周期性地耦合成包層中的高階從而形成長周期光纖光柵。這種光柵對于各個方向彎曲

7、靈敏度很高，達(dá)到了-22.4nm/m-1，能作為一種很好的溫度不敏感彎曲傳感器。3.將組合式長周期光纖光柵與二氧化碳激光刻蝕光柵級聯(lián)形成新的光纖結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩光柵之間的距離為7mm時，這種新型級聯(lián)結(jié)構(gòu)的透射譜很好地保留了原來兩種光柵各自諧振峰的基本形態(tài)，這也意味著兩種光柵的傳感特性都集成到了一根級聯(lián)結(jié)構(gòu)上。利用兩種光柵對于溫度和應(yīng)力的靈敏度各不相同就能實(shí)現(xiàn)兩種物理量同時解調(diào)。本文通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算出了雙參數(shù)解調(diào)矩陣。關(guān)鍵詞：長周期光纖光柵；馬赫-曾德爾干涉儀；單