论文部分内容阅读
自上世纪70年代,Hill等人首次制作出第一根短周期光纤光栅(即布拉格光纤光栅—Fiber Bragg Grating)以来,经过30多年的发展,光纤光栅的制作技术有了很大的提高,光纤光栅被广泛的应用于光通信及传感领域,并成为不可或缺的重要光学元件。在众多种类的光纤光栅中,倾斜光纤光栅(Tilted Fiber Bragg Grating)的发展最为缓慢。但它的优良特性引起人们越来越多的关注。TFBG与普通FBG不同之处在于其成栅平面与光纤轴向成一夹角。因此TBFG除了具有FBG的正反向基模耦合特点外还可以通过倾斜的栅面,将部分光耦合到包层中,从而导致基模与包层模之间的耦合。本文的工作主要包含以下几个方面的内容:首先介绍了光纤布拉格光栅的发展历程,以及光纤布拉格光栅在通信和传感领域的应用,从而为倾斜光纤光栅的的实验研究提供参考。从麦克斯韦方程出发,用物理学中平面光栅的衍射原理说明了光纤布拉格光栅的谐振条件;利用耦合模理论推导了在相应谐振条件下的光纤布拉格光栅的传输特性,如谐振波长的反射率,反射带宽等。在此基础上对倾斜光纤光栅的制作过程中提供了一些有价值的建议。基于重庆师范大学重庆市高校光学工程重点实验室的现有条件,用传统的相位掩模法成功制作了倾斜角度为(90-0)°、(90-2)°、(90-5)°、(90-12)°的倾斜布拉格光纤光栅(TBFG)。利用宽带光源和单色仪检测了不同角度下TBFG的透射谱,从实验和理论两方面分析比较了倾斜角对光纤光栅传输谱特性的影响,发现实验结果与耦合模计算结果基本符合,但是,实测的谐振波长与所购位相掩模标称值有差异,且不同实验条件下测得的吸收谱线宽度显著不同。这些现象得到了讨论,相应的实验操作过程中存在的问题也得到了分析。还利用自己制作的TBFG检测了这种器件环境噪声的敏感程度,为TBFG作为水下噪声探测的传感器提供了初步的实验依据。