长周期光纤光栅的飞秒激光加工及其传感特性研究

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1、万方数据中图分类号UDCTN249621硕士学位论文学校代码!Q533长周期光纤光栅的飞秒激光加工及其传感特性研究ResearchonFemtosecondLaserFabricationandSensingChar，acteristicsofLongPeriodFiberGratings作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：周江夏子机械工程飞秒激光微纳制造机电工程学院段吉安教授孙小燕副教授论文答辩日期迦』坚，=』．名答辩委员会主席中南大学二。一四年五月学位论文原创性声明删、

2、(2㈣6峭88't09万方数据本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：压b址日期：3型乒年止月丘日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的

3、规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：囝丝基±日期：逊年上月』日导师签日期：万方数据长周期光纤光栅的飞秒激光力n-r-及其传感特性研究摘要：在光纤通信和传感等信息领域，长周期光纤光栅以其独特的结构特点、多样的功能和优异的性能，发展成一种具有不可替代作用的新型光电子器件。基于其超精密的结构和性能要

4、求，针对它的光学分析和制造技术一直都是研究的热点和难点。新型的飞秒激光微加工技术以其超短脉宽和超强功率的特点，在光纤微纳结构制造上能够满足其跨尺度、高精度、高性能和多样性的DH--I-．要求。本文以光纤为载体，以长周期光纤光栅为研究对象，以飞秒激光加工为技术手段，并结合大量实验，进行了长周期光纤光栅飞秒激光加工的制造方法和性能特性研究。全文主要研究内容：1、建立了基于经典耦合模理论的光学仿真模型，分析了长周期光纤光栅模式耦合过程，模拟出其特定参数下的传输谱；理论模拟了传输谱与调制深度、光栅写制长度变化趋势

5、。2、研究了飞秒激光与透明介质材料相互作用的机制，开展了基于物镜聚焦加工纤芯改性型长周期光纤光栅和基于柱透镜聚焦加工包层去除型长周期光纤光栅的实验研究，并从其传输谱特性、结构和机械性能的差异上对两种类型长周期光纤光栅进行分析。3、开展了一系列实验探究光栅写制过程中光栅周期、光栅长度和调制深度对长周期光纤光栅传输谱的影响规律。从实验结果和理论结果分析得到：随着光栅写制周期的增大，谐振波长向长波移动，谐振峰值基本没有变化；随着光栅写制长度或调制深度的增大，谐振峰值在欠耦合状态下随之增大，在过耦合时呈现相反规律

6、，谐振波长几乎不发生漂移。4、理论分析了长周期光纤光栅温度与折射率传感特性，开展实验研究了基于物镜聚焦和柱透镜聚焦两种加工方式所得两种光栅的温度特性与折射率传感特性。实验结果表明纤芯改性型具有低高温灵敏度和高折射率灵敏度，而包层去除型正好相反，具有极高的高温灵敏度和极低的折射率灵敏度。图41幅，表5个，参考文献60篇关键词：飞秒激光；长周期光纤光栅；纤芯改性型；包层去除型；传感特性分类号：TN249II万方数据ResearchonFemtosecondLaserFabricationandSensingC

7、haracteristicsofLongPeriodFiberGratingsAbstract：Intheinformationfieldofopticalcommunicationandsensmg，longperiodfibergratingshavedevelopedintoanirreplaceablenewoptoelectronicdevice，foritsuniquestructuralfeatures，avarietyoffunctionsandexcellentperformance．B

8、asedontheultra-sophisticatedrequirementsofitsstructureandperformace，theopticalanalysisandmanufacturingtechnologyhasalwaysbeentheresearchhotpointanddifficultpoint．Thenewfemtosecondlasermicromachiningtechnologywithanu