腐蚀型光纤光栅光学特性研究.pdf

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4、onsfortheDegreeoffasterofEngineeringByShiYanZhangSupervisor:Prof.YongLinHangMarch2015摘要光纤布拉格光栅（FBG）作为一种光学纤维，广泛地应用到通信、传感、工程、军事等各行各业。本文主要通过MATLAB和Rsoft仿真软件进行仿真来研究光纤光栅的基本特性及新结构的腐蚀型光纤光栅的光学特性。本论文的主要内容如下：1.主要介绍了光无源器件光纤光栅的发展历史、研究现状。研究了均匀光纤布拉格光栅和啁啾光纤布拉格光栅的基本特性。仿真分析了啁啾系数、切趾函数不同的情况下的反射谱

5、、光时延和色散，并介绍了啁啾光纤色散补偿的概念。2.介绍了倏逝波FBG原理，倏逝波FBG又称腐蚀行光纤光栅，通过氢氟酸(HydrofluoricAcid，HF)腐蚀光纤光栅的部分或者全部包层甚至纤芯，改变了原有的结构，使其对外界环境折射率的变化更加敏感。外界环境折射率可分为两种：一种是各向同性均匀的介质，另一种是各向异性非均匀介质。3.提出了3种结构化腐蚀型光纤光栅，包括：包层腐蚀型单模FBG，单端腐蚀型FBG，单环腐蚀型FBG。主要研究的当外界环境为各向同性液体介质时，不同结构化腐蚀光纤光栅随着腐蚀深度或外界折射率这两个参数的变化，引起的光纤光栅

6、反射谱的变化，仿真结果可以看出不同的腐蚀结构，反射谱的变化不同，灵敏度不同，所以可以根据实际需要设计出不同腐蚀结构的光纤光栅。4．将光纤Bragg光栅的包层完全被HF腐蚀掉，利用各向异性介质对其封装，使光纤光栅具有各向异性包层结构。选取单轴晶体作为各向异性材料来研究，因为单轴晶体是一种结构比较为简单的各向异性材料，x、y、z三个主轴相互正交。选取不同的单轴晶体材料作为包层材料（外界环境折射为各向异性的介质），由于选取不同的单轴晶体材料，对外加电场或者应变场敏感，仿真结果可以看出布拉格反射谱的变化，提出了电场可调谐光开关和应力可调谐光开关的概念。关键

7、词:腐蚀型光纤光栅，各向同性，各向异性，单轴晶体1AbstractFBGasanopticalfiber,widelyappliedtocommunications,sensing,engineering,militaryandotherindustries.TostudytheopticalpropertiesofthebasiccharacteristicsofthenewstructureandcorrosionFBGfibergratingofthispaperissimulatedbyMATLABandRsoftsimulationsof

8、tware.Thefaincontentsofthispaperareasfollows:1.Firstchapterof