组合式长周期光纤光栅的制作及特性研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：理学硕士学位论文组合式长周期光纤光栅的制作及特性研究硕士研究生：胡琪浩指导教师：孙伟民教授耿涛教授学科、专业：光学论文主审人：张涛副教授哈尔滨工程大学2017年12月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：理学硕士学位论文组合式长周期光纤光栅的制作及特性研究硕士研究生：胡琪浩指导教师：孙伟民教授耿涛教授学位级别：理学硕士学科、专业：光学所在单位：理学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.SciCharacterist

2、icsInvestigationandFabricationofSplicedLongPeriodFiberGratingCandidate:HuQihaoSupervisor:Prof.SunWeiminProf.GengTaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceEngineeringField:OpticsDateofSubmission:December,2017DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本

3、人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容

4、编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日组合式长周期光纤光栅的制作及特性研究摘要光纤光栅是一种可以在毫米、微米量级尺寸上实现对光纤模式的调控器件，由于其具有质量小、稳定性好、抗干扰能力强等优点，现已被广泛应用于光纤通信及传感领域，并将在下一代信息技术中发

5、挥重要作用。随着人们对于光纤光栅研究工作的逐渐深入，结构型长周期光纤光栅引起了广泛关注。本文基于单模-多模光纤结构提出了一种新型的组合式长周期光纤光栅。设计制作了一套切割-焊接装置，利用这套装置成功制作出了组合式长周期光纤光栅。将这种光栅分别用于温度、弯曲、应力三种参量的测量，通过观察透射谱的变化来确定其对于不同物理量的传感特性，并在此基础上提出了一种温度不敏感弯曲传感器。同时，通过将组合式长周期光纤光栅与其他光栅级联能够实现多参数同时测量。这种制作长周期光纤光栅的方法也提供了一种制作光栅的思路，有很大的应用前景。本论文主要的研究工作及相应研究成果有：1.设计制作了一套光纤切割拼接装

6、置，基于这种装置能制作周期为几百微米的组合式长周期光纤光栅。该方法无需大型仪器设备，只需要常见的三维调节架、光纤切割刀以及光纤熔接机就能实现长周期光纤光栅的制作。这种方法制作出的长周期光纤光栅具有强度高、尺寸小、制作成本低等特点。2.分析多种全光纤马赫-曾德尔干涉仪以及新结构长周期光纤光栅后首次提出利用单模—多模结构作为光纤调制从而制作长周期光纤光栅。这种组合式长周期光纤光栅的周期为600µm，其中单模光纤长度为400µm，多模光纤长度为200µm。由于单模光纤和多模光纤纤芯直径不匹配，单模纤芯中基模的能量会被周期性地耦合成包层中的高阶从而形成长周期光纤光栅。这种光栅对于各个方向弯曲

7、灵敏度很高，达到了-22.4nm/m-1，能作为一种很好的温度不敏感弯曲传感器。3.将组合式长周期光纤光栅与二氧化碳激光刻蚀光栅级联形成新的光纤结构。当两光栅之间的距离为7mm时，这种新型级联结构的透射谱很好地保留了原来两种光栅各自谐振峰的基本形态，这也意味着两种光栅的传感特性都集成到了一根级联结构上。利用两种光栅对于温度和应力的灵敏度各不相同就能实现两种物理量同时解调。本文通过实验数据计算出了双参数解调矩阵。关键词：长周期光纤光栅；马赫-曾德尔干涉仪；单