长周期光纤光栅模式与耦合系数的研究

光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究共3篇光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究1光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究随着通信技术的不断发展，人们对高速、宽带、低衰减的光纤通信系统的需求越来越强烈。

在新型光纤通信系统中，光纤布拉格光栅逐渐成为一种广泛应用的光纤分布式传感技术。

本文将分析光纤布拉格光栅的传输特性，并通过实验验证分析结果的准确性。

光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的光学衍射现象的光学器件。

在光纤中加入一定周期的光折射率折变结构，就能形成光纤布拉格光栅。

在光纤中传输的光波，经过布拉格光栅时，会出现衍射现象，产生反射、透射和反向散射，这些效应是产生传输特性的基础。

光纤布拉格光栅的传输特性主要表现在其反射光频谱和传输带宽两个方面。

反射光频谱是指光波经过光纤布拉格光栅后，由栅中反射的光波在谱域的表现。

反射光频谱可以通过反射率、衰减率、相位等参数来描述。

光纤布拉格光栅的反射带宽会随着栅体的折射率调制以及周期变化而发生变化。

而传输带宽则是指光波通过光纤布拉格光栅后的传输性能表现，其传输性能主要由栅体的反射率和传播损耗来决定。

传统的光纤布拉格光栅的制备方法主要有激光干涉、可调光束、干涉光阴影和相位掩膜等方法。

一般情况下，涉及到光纤布拉格光栅的应用，需要随时监测栅体的传输特性。

为了准确地监测光纤布拉格光栅的传输特性，通常采用光谱光学方法来进行反射光频谱的测量。

根据光谱光学方法，可以直接测量出光纤布拉格光栅的反射率和反射带宽，同时还能进一步计算出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。

为了验证理论分析的正确性，本文进行了一系列光纤布拉格光栅的实验研究。

实验采用了对光纤布拉格光栅进行反射光频谱的测量，并通过计算反射光频谱的反射率和反射带宽，得出光纤布拉格光栅的传输损耗和传输带宽。

实验结果表明，本文理论分析的光纤布拉格光栅传输特性是可靠的，能够为光纤布拉格光栅在光纤通信系统中的应用提供有效的理论基础。

CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试李敬燕山大学里仁学院2014年6月本科毕业设计（论文）CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试学院：里仁学院专业：电子科学与技术学生姓名：李敬学号：101308061221指导教师：齐跃峰答辩日期：2014年6月21日燕山大学毕业设计(论文)任务书摘要摘要长周期光纤光栅是光栅周期为几十到几百微米的光纤光栅，耦合发生在同向传输模式之间，它的特性是将导波中某频段的光耦合到包层中损耗掉而让其他频段的光通过，属于透射型带阻滤波器。

长周期光纤光栅具有插入损耗小，背向反射低，稳定性高，不受电磁干扰，全兼容于光纤，传感特性好以及制作成本较低等优点，在光纤光栅传感领域有着非常广泛的应用。

其制备方法主要有紫外曝光法，机械感生写入法和CO2激光脉冲写入法，其中CO2激光脉冲写入法以其的灵活方便的优势得到了大家的广泛关注。

本文主要对CO2激光脉冲写入法进行研究，分析其成栅机理，探索CO2激光脉冲法制备光纤光栅理论基础——耦合模理论，分析实验中打标速度，扫描次数，扫描周期对光栅制备的影响，在常规单模通信光纤上制备长周期光纤光栅，并分析其温度、应变、折射率传感特性。

关键词长周期光纤光栅；CO2激光器；传感特性测试；耦合模理论燕山大学里仁学院毕业设计（论文）Long period fiber grating is grating period for dozens to hundreds of micron fiber Bragg grating, coupling occurs between synthetic transmission mode, the feature is at certain frequencies of guided wave optical coupling to the cladding loss away through other frequencies of light, belongs to the transmission type band-stop filter.Long period fiber grating has low insertion loss, low back reflection, high stability, is not subject to electromagnetic interference, fully compatible with optical fiber, sensing properties and low production cost, has very extensive application in the field of fiber Bragg grating sensor. Its preparation methods mainly include ultraviolet exposure method and CO2laser pulse write method, in which CO2 laser pulse writing method with the advantages of flexible and convenient to get everyone's attention.CO2 laser pulse write method this paper researched and analyzed its gate mechanism, explore the CO2laser pulses of fiber Bragg grating theory, prepared by the coupled mode theory, the analysis of the experiment, marking speed, scanning frequency, the influence of the preparation of raster scan cycle, on the conventional single mode fiber was prepared by long period fiber grating, and analyzes the temperature, strain, refractive index sensing properties.Key words Long period fiber grating;CO2laser; testing long period fiber grating characteristic; the mode coupling theory目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 长周期光纤光栅 (1)1.2 长周期光纤光栅的制备方法 (2)1.2.1 紫外曝光法 (2)1.2.2 CO2激光脉冲法 (3)1.2.3 机械压力法 (4)1.3 长周期光纤光栅制备方法的研究现状 (4)1.4 本课题意义及主要研究内容 (5)第2章CO2激光脉冲法长周期光纤光栅成栅机理 (7)2.1 引言 (7)2.2 CO2激光成栅机理 (7)2.2.1 残余应力的释放 (8)2.2.2 密度的变化 (8)2.2.3 掺杂剂热扩散 (9)2.2.4 熔融变形 (10)2.3 氢载对CO2激光写入法的影响 (11)2.4 本章小结 (12)第3章长周期光纤光栅的耦合模理论 (14)3.1 自耦合和交叉耦合率 (14)3.2 谐振波长和带宽 (17)3.3 本章小结 (18)第4章CO2激光制备长周期光纤光栅实验 (20)4.1 CO2激光制备长周期光纤光栅 (20)4.2 CO2激光制作长周期光纤光栅的实验装置 (20)4.3 影响长周期光纤光栅特性因素的分析 (23)4.3.1 打标速度对刻栅的影响 (23)4.3.2 扫描次数对刻栅的影响 (25)4.3.3 扫描周期对刻栅的影响 (26)4.4 长周期光纤光栅的传感特性测试 (27)4.4.1 温度传感特性 (27)4.4.2 应力传感特性 (29)4.4.3 折射率传感特性 (32)4.5 本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)附录1 开题报告 (39)附录2 文献综述 (45)附录3 中期报告 (47)附录4 文献翻译 (49)第1章绪论第1章绪论随着现代社会的进步以及科学技术的飞速发展，信息及信息的传递在现代社会中的重要性已经不言而喻了。