飞秒激光制备光纤光栅及其传感特性研究

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1、分类号学号M200972802学校代码10487密级硕士学位论文飞秒激光制备光纤光栅及其传感特性研究学位申请人：王海岩学科专业：光学工程指导教师：李玉华副教授答辩日期：2011.12.29ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFemtosecondLaserFabricationofFiberBraggGratingandInvestigationofItsSensingAp

2、plicationsCandidate:WangHaiyanMajor:OpticalEngineeringSupervisor:AssociateProf.LiYuhuaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2011华中科技大学硕士学位论文摘要光纤布拉格光栅是光纤通信、光纤传感以及光纤激光器当中的关键器件。传统的刻写光纤布拉格光栅的方法是基于纳秒量级的紫外光源的方案。本论文的工作是基于使用飞秒激光作为刻写光栅的光源展开的

3、，主要从理论分析、数值模拟和实验研究等方面开展了以下工作：1.详细介绍了光纤布拉格光栅相关的理论，包括耦合模式理论以及飞秒激光对光纤折射率进行调制的机理，重点分析了飞秒激光与透明介质相互作用过程中的电离机制。2.搭建了飞秒脉冲激光刻写光纤光栅的实验系统，介绍了各实验装置的参数和设置，在此基础上对光路的调节步骤进行了详细的说明。3.开展了飞秒激光刻写光纤布拉格光栅的实验研究。在此基础上，重点开展了飞秒激光刻写倾斜光纤布拉格光栅的实验研究。4.开展了飞秒激光刻写的倾斜光纤光栅在矢量弯曲传感领域的应用研究。基于该倾斜光纤光栅

4、的矢量弯曲传感器在两个维度上具有不对称性，因此可以用来测量来自于任何一个方向的弯曲的大小。实验结果与理论符合很好。关键词：光纤光栅倾斜光纤布拉格光栅飞秒激光矢量弯曲传感I华中科技大学硕士学位论文AbstractFiberBragggratings(FBG)arekeycomponentsinthefieldsoffibercommunication,fibersensingandfiberlaser.ThetraditionalmethodoffabricatingFBGswasbasedontheuseofexcim

5、erlaserandaphasemask,however,thefabricationofFBGsinthisthesiswascarriedoutbyuseoffemtosecondlaser.Thisthesisislaidoutalongthelineoftheoryanalysis,simulationandexperiment;itscontentcanbedividedintothefollowingfourparts.1.IntroductionofrelevanttheoriesaboutFBGs,ma

6、inlyaboutthecoupledmodetheory.Thereisalsoabriefanalysisofionizationmechanismhappenedduringtheinteractionbetweenthefemtosecondlaseranddielectrics.2.AbriefintroductionoftheFBGfabricationsystem,includingrelevantequipments,theirparametersaswellastheirsetup.Then,ther

7、eisadetailedintroductionabouttheproceduresofadjustingtheopticalpath.3.FiberBragggrating(FBG)wasfabricatedbyusingfemtosecondlaserpulses,andbasedonwhichTiltedFiberBraggGrating(TFBG)wasfabricatedbyusingfemtosencondlaserpulses.4.ThefabricatedTFBGcandetecttheorientat

8、ionandmagnitudeofthebendingatanydirectionsbasedontheasymmetricchangeofrefractiveindexintwodimensions.Theexperimentresultsagreewellwiththetheoreticalprediction.Keyword