光纤光栅制作工艺及其在光纤传感中的应用研究

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1、上海交通大学博士学位论文光纤光栅制作工艺及其在光纤传感中的应用研究姓名：刘海涛申请学位级别：博士专业：电磁场与微波技术指导教师：陈建平20070101上海交通大学博士学位论文于石油井下的高温高压传感器，目前市场对这样的产品有迫切需求。另外，光纤光栅也在光纤激光器中有非常重要的应用，不论是在窄线宽激光器还是在双包层大功率激光器，目前都是应用研究的一个热点，光纤光栅是其中的一个核心元件。利用光纤光栅制作的窄线宽激光器，如DFB光纤光栅激光器，具有波长容易控制、输出线宽窄、相干长度长(可达数公里)等优点，可以用于传感领域，诸

2、如水听器等，也是一个研究的热点，具有广阔的应用前景。目前，国内报道的实验结果比传统的压电式传感器灵敏20dB以上。而双包层大功率激光器在工业切割，焊接等领域具有非常重要的应用，可以预见随着它性能的改善，会部分替代目前市场上应用比较广泛的YAG激光器。本文围绕光纤光栅制作、光纤DFB激光器、光纤光栅传感器几个方面进行了理论及实验研究工作，具体如下：·系统地总结了光纤光栅的性质，介绍了光纤的增敏方法，用传输矩阵法对各种光纤光栅的特性进行了模拟分析，深入研究了啁啾光栅的参数对其光学性质的影响。·逆向层推法是从已制作完的光纤光

3、栅外部光学特性中推算其内在参数的一种有效方法。本文介绍了层推法理论和具体实施方法，并用这种方法对具体的光栅进行了分析，所得结果同实际情况非常吻合，验证了该方法的有效性。·研究了各种光栅的制作方法，包括啁啾光栅、WDM滤波器光栅、长周期光栅，提出了一些新的工艺手段，效果良好。其中碉啾光栅O．5dB带宽>O．4rim，时延斜率为1080ps／rim，时延抖动<士10ps。利用二根啁啾光栅，在G652光纤中，成功地将10Gb／sSDH信号传输了150公里，带内无误码。制作的WI)M光栅边模大于30dB，反射蜀g>99．9％。

4、提出了长周期光栅用于EDFA增益均衡时，谱形的拟合方法并进行了实际制作，所得误差≮∞．4dB。●研究了影响多波长光纤DFB激光器性能的因素和相应的改进措施，在低上海交通大学博士学位论文掺铒光纤上实验制作了光纤DFB激光器，其光栅长度5cm，出光功率>100uw，实测线宽<100KHz。·对光纤光栅传感器进行了研究和制作，试制成功光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器，部分已应用到实际的工程中。对高温高压传感器进行了试制及实验室测试0，并对其高温、高湿环境下的可靠性进行了分析和测试。关键词：光纤光栅，耦合模，层推法，色散

5、补偿器，光纤激光器，光纤光栅传感6上海交通大学博上学位论文FABIUCATIONTECHNOLOGYANDSENSORAPPLICArIONSOFFⅡ；ERBRAGGGRATINGABSTRACTFiberBragggrating(FBG)was丘rstdiscoveredbyK．0．Hillin1978．Originally,researchersthoughtthatitwasonlyanewphenomenonandsincethensuitablemanufacturingtechniquesandapplic

6、ationareashadnotbeenfoundbeforeseveraltechniquesemerged，whichenabledthehugeproductionandbroadapplicationsofvariousFBGs．Thefirstistheside-writingtechniqueproposedbyGMeltz,eta1．ThismethodmakesitpossibletomanufactureFBGwithdifferentwavelengthsbyholography．Andthesec

7、ondoneishydrogenloadtechnique．ItmakesthatonecallinscribeFBGonconventionalfiber．Andthephasemaskisanotherimportanttechnique．ThesethreetechniquesbringaboutthecommercializationofFBGs．FBGiscompatiblewithcommunicationsopticalfibersandthereforehasmanyapplications，forex

8、ample，inopticalfibercommunications，廿leyCallbeusedasWDMfilters，dispersioncompensators，EDFAGFF(gainflattenedfilters)，andfiberlaser,etc．7上海交通大学博士学位论文FBGhasverystabilemar