腐蚀型光纤光栅在液体介质中的反射谱特性研究

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1、单位代码：10293密级：公开专业学位硕士论文论文题目：腐蚀型光纤光栅在液体介质中的反射谱特性研究学号1211033018姓名袁海龙导师黄勇林专业学位类别工程硕士类型申请全日制专业（领域）申请光学工程论文提交日期2014年2月17日万方数据ResearchontheresponsivecharacteristicsoftheetchedFBGunderliquidmediumThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeo

2、fMasterofEngineeringByHaiLongYuanSupervisor:Prof.YongLinHuangFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个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，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若

3、有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____

4、________日期：_____________万方数据摘要光纤布拉格光栅（FBG）在光纤通信和光纤传感中有很多的应用，是一种非常重要的光无源器件。本文主要采用MATLAB和COMSOL仿真软件进行仿真来研究腐蚀型光纤光栅在液体介质中的反射谱。本文的主要研究内容如下：1.介绍了光纤光栅的发展历史和分类以及腐蚀型光纤光栅的研究现状。简单说明几种分析光纤光栅的理论方法，并使用其中的方法对文中不同结构的光纤光栅在液体介质中的情况进行了理论分析。2.研究了三种腐蚀型结构的光纤光栅在各向同性的液体介质中的反射谱特性。发现腐蚀型的光纤

5、光栅随着包层厚度的减小对外界的折射率变化越敏感，并且液体介质的折射率越接近包层折射率光栅布拉格波长变化越剧烈。单端腐蚀型光纤光栅会在原来光栅反射谱的基础上形成一个受液体介质折射率调制的反射峰，两个反射峰的反射率与各自所占光栅区域的大小成正比。局部腐蚀型光纤光栅因为引入了相移，所以在原来的反射峰中产生了一个透射窄带，此透射窄带在反射峰中的位置受到腐蚀区域的长度和等效折射率差的影响。而且腐蚀的位置对透射窄带也有影响，腐蚀区在光栅区域正中时透射窄带的透射率最高，当腐蚀区域向光栅边缘移动时透射率会减小直至透射窄带消失。3.研究了腐

6、蚀型光栅在各向异性的液体介质中的反射谱特性。在完全腐蚀掉包层的情况下相当于包层为各向异性的光纤光栅，此时的液体介质两个主轴方向的折射率之比kcl对光栅的反射率有影响。其中在kcl=1附近反射率的变化比较剧烈，经过进一步的仿真观察发现，在给定的参数条件下，kcl=1.018时光栅的反射率甚至几乎为0，而后在kcl=1.024又迅速回升为1，。最后讨论了液体介质的两个主轴方向的折射率分别对光栅反射谱影响作用的大小，发现随着两个主轴方向折射率的增大，光栅中心波长会向长波长方向移动；而两个主轴方向折射率减小时，光栅中心波长会向短波

7、长方向移动。但是光栅的中心波长受到横向折射率的影响较大，而纵向折射率对光栅中心波长的影响相对较小。关键词:腐蚀型光纤光栅，各向同性，各向异性，反射谱I万方数据AbstractFiberBragggrating(FBG)hasmanyapplicationsinopticalfibercommunicationandopticalfibersensing,andisaveryimportantpassivefiberopticcomponents.Thisarticlestudiesthereflectionspectrao

8、ftheetchedFBGunderliquidmediumbyusedMATLABandCOMSOLsimulationsoftware.Themaincontentsareasfollows:1．Thisarticledescribesthehistoryofthedevelopmentandcla