双包层光纤光栅制备及其特性研究

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1、华中科技大学硕士学位论文双包层光纤光栅制备及其特性研究姓名：施佳炜中请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：陆培祥2011-05-27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准分子激光结合相位掩模板的方案。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，主要从理论分析、数值模拟和实验研究等方而开展了以下工作：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电介质相互作用过程屮的电离

2、机制——雪崩电离和多光子电离。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E秒激光刻写双包层光纤光栅的实验研究，采用不同强度的飞秒激光在双包层光纤小刻写了TypeI・IR和TypeII・IR两种不同类型的光纤光栅，并且采用退火手段对其高温特性进行了研究。4.提出了光纤光栅折射率调制轮廓在退火过程中演变的模型，成功解释了由TypeI・IR和TypeII-IR两种折射率调制引起的光纤布拉格光栅在退火的过程屮发生的线宽缩窄但是反射率没冇退化

3、的现象；将这种经过退火处理的线宽缩窄的光纤光栅应用到掺稳光纤激光器当中，获得了更窄线宽的激光输出。关键词：光纤布拉格光栅飞秒激光折射率调制线宽缩窄AbstractFiberBragggratings(FBG)arekeycomponentsinthefieldsoffibercommunication,fibersensingandfiberlaser.ThetraditionalmethodoffabricatingFBGswasbasedontheuseofcxcimcrlaserandaphasemask,how

4、ever,thefabricationofFBGsinthisthesiswascarriedoutbyuseoffemtosecondlaser.Thisthesisislaidoutalongthelineoftheoryanalysis,simulationandexperiment;itscontentcanbedividedintothefollowingfourparts.1.IntroductionofrelevanttheoriesaboutFBGs,mainlyaboutthecoupledmodet

5、heory・Thereisalsoabriefanalysisofionizationmechanismhappenedduringtheinteractionbetweenthefemtosecondlaseranddielectrics.2・AbriefintroductionoftheFBGfabricationsystem,includingrelevantequipments,theirparametersaswellastheirsetup.Then,thereisadetailedintroduction

6、abouttheproceduresofadjustingtheopticalpath・3・DifferenttypesofFBGswasfabricatedunderdifferentthelaserintensities,includinggratingsofTypeI-IRandTypeII-IR.And,theirhightemperaturecharacteristicswereinvestigatedbyuseofannealingtreatment.4.Amodelwassetupfortheprofil

7、etransformationoftherefractiveindexmodulationintheannealingprocess,whichcouldproperlyexplainthephenomenonthatbandwidthofBragggratingsinducedbyTypeI-IRandTypeII-IRindexchangecanbenarrowedwithoutthereductionofreflectivitywhentheannealingtemperaturewasbelowacritica

8、lvalue.Keyword:fiberBragggratingfemtosecondlaserindexmodulationbandwidthnarrowing1绪论1.1研究背景由于双包层光纤光栅是全光纤激光器的关键器件，因此有必耍首先介绍一下双包层光纤光栅和光纤激光器的研究背景和国内外的相关进展。1978年，Hill等首先用