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1、中圖分類號(hào)：TN253論文編號(hào)：153112301學(xué)科分類號(hào)：140.3060密級(jí)：天津理工大學(xué)研究生學(xué)位論文基于光纖光柵的Sagnac光纖光子器件研究（申請(qǐng)碩士學(xué)位）一級(jí)學(xué)科：光學(xué)工程學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程研究方向：光纖光子學(xué)作者姓名：曹延鵬指導(dǎo)教師：苗銀萍教授2018年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonSagnacLoopOpticalFiberPhotonicDevices
2、BasedonFiberBraggGratingsByYanpengCaoSupervisorProf.YinpingMiaoFebruary2018摘要光纖光柵作為一種光纖光學(xué)器件，可以將其應(yīng)用在傳感領(lǐng)域，擴(kuò)展了光纖傳感技術(shù)的發(fā)展空間。利用光纖光柵的選頻特性對(duì)入射光進(jìn)行濾波，可形成傳輸型的濾波器，應(yīng)用在光纖通信領(lǐng)域。而隨著光纖光柵制作技術(shù)的成熟，更多不同種類的光纖光柵（長(zhǎng)周期光纖光柵，傾斜光纖光柵，微納光纖光柵等等）制作成功，使其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，得到了越來(lái)越多研究人員的研究。Sagnac效應(yīng)
3、在1913年被法國(guó)人G.Sagnac首次提出，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。光纖Sagnac環(huán)由于其具有高穩(wěn)定性、易于制造、成本低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感中。伴隨著光纖通信和光纖傳感技術(shù)的蓬勃發(fā)展，光纖Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)成為光纖通信和光纖傳感器件中的重要研究領(lǐng)域。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：1.采用經(jīng)典耦合模的理論對(duì)光纖光柵Sagnac環(huán)梳狀濾波器進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了光纖光柵的反射率和透射率公式，利用瓊斯矩陣分別分析了單模光纖2×2耦合器和光纖光柵Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)的濾波特性，得到單模光纖2×2耦
4、合器和光纖光柵Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)的輸入輸出關(guān)系公式，推出光纖光柵Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)的反射率和透射率表達(dá)式。2.從微納光纖和倏逝場(chǎng)的概念出發(fā)，介紹微納光纖布拉格光柵理論特性，分析微納光纖光柵有效折射率的影響條件，討論溫度和外界折射率變化對(duì)光纖光柵有效折射率的影響。研究在微納光纖光柵柵區(qū)基模和高階模會(huì)發(fā)生耦合的情況，根據(jù)M-Z干涉的相關(guān)理論，討論外界環(huán)境變化對(duì)微納光纖光柵干涉峰的影響。3.推導(dǎo)出均勻光纖光柵Sagnac環(huán)反射率和透射率的表達(dá)式，并模擬計(jì)算了光纖光柵Sagnac環(huán)透射譜，分析了在不同參
5、數(shù)下光纖光柵Sagnac環(huán)透射譜的區(qū)別。最后選擇合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)均勻光纖光柵Sagnac環(huán)濾波器。4.分析溫度和折射率對(duì)微納光纖光柵有效折射率和微納光纖光柵干涉峰的影響，設(shè)計(jì)溫度和折射率雙參數(shù)微納光纖光柵Sagnac環(huán)傳感器，得到其溫度和折射率的靈敏度，并且求得其傳輸矩陣，實(shí)現(xiàn)溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。關(guān)鍵詞：光纖傳感光纖通信均勻光纖光柵微納光纖光柵Sagnac環(huán)雙參數(shù)傳感器濾波器AbstractFiberBragggratingcanbeappliedinthefieldofo
6、pticalfibercommunication.WiththematurityoffiberBragggratingfabricationtechnology,moreandmorekindsoffiberBragggratings(longperiodfibergratings,tiltedfiberBragggratings,microfiberBragggratings,etc.)havebeensuccessfullyfabricated,andapplicationshavebeen
7、moreandmorewidely.FiberBragggratingshavebeenstudiedbymoreandmoreresearchers.SagnaceffectwasfirstproposedbyG.Sagnacin1913andverifiedbyexperiments.OpticalfiberSagnacloopiswidelyusedinopticalfibercommunicationandopticalfibersensingbecauseofitsadvantages
8、ofhighstability,easymanufacturingandlowcost.Withtherapiddevelopmentofopticalfibercommunicationandopticalfibersensingtechnology,thestructureoffiberSagnacloophasbecomeanimportantresearchfieldinopticalfibercommunicationandfibersensorparts.Themainworkoft
