一、Reduction of the Polarization-Dependent Loss of Long-Period Fiber Gratings by Thermal Heating（论文文献综述）
张一民[1]（2021）在《单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用》文中提出光纤激光器作为一种具有极高光束质量和功率可扩展性的固态激光器,在当今的激光器研究领域中受到了广泛的关注和认可。早期的光纤激光器主要集中于单模光纤激光器,而进入21世纪后,可输出高阶模式光束的光纤激光器逐渐受到研究人员的关注。高阶模式主要分为标量模式、柱矢量模式和涡旋模式,其区别于基模的场强和偏振分布使得其在高功率光纤激光器、模分复用、粒子捕获与操控、高分辨光学显微成像和激光器加工等领域有着独特的优势。但目前高阶矢量模式光纤激光器存在着输出模式不稳定、易受环境干扰和输出功率低等缺点,严重限制了其在实际应用中的表现。为了推动高阶矢量模式光纤激光器的应用,本文提出了多种模式耦合、模式分离、模式选择和高阶模式功率放大技术,搭建了多种单一高阶矢量模式光纤激光器,作为高阶矢量光束应用中的稳定光源。本文的主要研究成果如下:1.基于金属欧姆损耗及表面等离子体共振特性,设计并制作了金属包层光纤,该金属包层光纤对于TE01模式具有极低的损耗,而对于其它模式具有较高的损耗,因此可以实现TE01模式的选择性透过。本文基于金属包层光纤搭建了 LP11模式谐振的全光纤结构激光器,并通过调节偏振控制器,得到了单一 TE01、TM01和HE21模式输出,LP11模式纯度达到了 97.6%;2.设计并拉制了环形无源光纤及环形掺镱光纤,解决了 TE01、TM01和HE21模式在普通少模光纤中传输时面临的模式串扰问题,实现了高阶矢量模式的稳定传输。结合金属滤模技术实现了单一 TE01模式谐振并输出的光纤激光器,模式纯度达到了 96.5%;3.基于环形光纤刻写了长周期光纤光栅,实现了 HE11模式向HE21模式的高效耦合,并采用环形光纤布拉格光栅作为模式选择器件,实现了单一HE21模式输出的光纤激光器,并通过调节HEoddeven与HE21odd模式间的相位差,得到了拓扑荷数为±1的轨道角动量光束,模式纯度达到了94.4%;4.设计并制作了矢量模式耦合的长周期光纤光栅,实现了保偏光纤中线偏光向环形光纤中的径向偏振光与角向偏振光的高效和高纯度耦合,搭建了可同时输出单一 TE01和TM01模式的全保偏结构的光纤激光器,输出模式稳定,对外界干扰不敏感,模式纯度分别为92.4%和97.3%;5.采用大模场双包层保偏光纤对LP11ax模式实现了 MOPA放大,并通过保偏光纤本征模式合成得到了单一的径向偏振光（TM01模式）,激光器最高输出功率可达20W,模式纯度达到了91.5%;本文创新点:1.利用金属层损耗的偏振依赖性实现了TE01模式的选择,并基于此实现了LP11模式谐振的光纤激光器;2.设计并拉制了环形无源光纤及环形掺镱光纤,解决了LP11模式的模式串扰问题,实现了单一TE01模式谐振的光纤激光器,无须调节偏振态即可输出稳定的高纯度TE01模式光束;3.基于环形光纤刻写了长周期光纤光栅,实现了 HE11模式向HE21模式的定向耦合,并结合环形光纤布拉格光栅实现了单一 HE21模式输出的光纤激光器,并利用HE21模式中2个简并模式叠加得到了拓扑荷数为±1的轨道角动量光束;4.基于保偏光纤和环形光纤制作了矢量模式耦合的长周期光纤光栅,实现了HE11模式向TE01模式和TM01模式的高效、高纯度耦合,并基于此实现了可同时输出稳定的单一 TE01和TM01模式的全保偏光纤激光器;5.在大模场双包层保偏光纤中产生了高纯度的单一LP11ax模式,并成功对其进行了功率放大,同时采用分束和偏振合束技术合成了高功率、高纯度的径向偏振光,输出功率达到了20W。
赵馨艺[2]（2021）在《少模光纤长周期光栅模式耦合及其特性研究》文中提出长周期光纤光栅（Long-Period Fiber Grating,LPFG）作为一种基于光纤模式耦合的模式转换器,是一种重要的光纤无源器件。LPFG具有体积小、较低的制作成本、制备工艺简单和低插入损耗等优点,而且随着光纤及其光纤器件制备工艺的灵活化,全光纤器件在光纤通信系统与光纤传感领域有非常重要的研究意义。本论文利用二氧化碳激光分别在两种不同的少模光纤上制备了LPFG,并对实验制备的LPFG的透射谱、模式耦合特性和扭转、温度、轴向应力和弯曲特性分别进行了研究。1、少模光纤LPFG的1.55μm波段和2μm波段全光纤模式转换器的实验制备及特性研究。实验制备的LPFG在1.55μm波段均实现了高效率的LP01模到高阶纤芯模式(LP11模、LP21模、LP02模、LP31模和LP12模)的模式转换,分别在对应的谐振波长处成功激发±1阶、±2阶和±3阶轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）模式。在2μm波段分别实现了由LP01模到LP11模、LP21模和LP02模的高效率模式转换,这是首次利用全光纤LPFG实现2μm波段的三种不同高阶纤芯模式的转换。实验结果表明LP01模-LP11模的LPFG在2068.9 nm的谐振波长处的扭转灵敏度最大,达到-0.42 nm/（rad/m）,是1.55μm波段同阶LPFG的5.25倍,因此该LPFG还可以作为高灵敏扭转传感器。2、基于不同高阶衍射级少模光纤LPFG全光纤模式转换器的提出和制备。首先对不同衍射级LPFG的透射谱特性进行仿真研究,然后利用二氧化碳激光器在少模光纤上分别实验制备了1阶、2阶、3阶和4阶衍射级LPFG,均在对应的谐振波长处激发了同一阶OAM模式。3、提出和制备了基于螺旋LPFG和手征LPFG的波长可调的高阶OAM模式转换器。实验制备了顺时针和逆时针方向折射率调制的螺旋LPFG,均实现了LP01模到高阶纤芯模式(LP11模和LP21模)的高效率转换。利用螺旋LPFG直接激发产生了±1阶和±2阶光纤OAM模式,无需利用额外的器件引入π/2的相位差。逆时针方向螺旋折射率调制的LP01模-LP11模和LP01模-LP21模的螺旋LPFG的扭转灵敏度分别为-0.05 nm/（rad/m）和-0.24 nm/（rad/m）。另外,实验制备的2阶、8阶和11阶衍射级手征LPFG,分别实现了LP01模到LP11模、LP21模和LP31模的模式转换,转换效率分别为99.69%、99.89%和99.94%,并且在对应的谐振波长处直接激发了-1阶、-2阶和-3阶OAM模式。LP01模-2LP11模,LP01模-8LP21模和LP01模-11LP31模的手征LPFG的扭转灵敏度分别为-0.243nm/（rad/m）,-0.016 nm/（rad/m）和-0.120 nm/（rad/m）。因此,螺旋LPFG和手征LPFG不仅可作为产生光纤OAM模式的模式转换器,还可作为高灵敏度的扭转传感器。4、提出和制备了基于两模光纤常规LPFG和螺旋LPFG的带宽可调的超宽带模式转换器。利用二氧化碳激光在两模光纤上制备了常规LPFG和螺旋LPFG,分别实现了10-d B带宽为300.0 nm和297.0 nm的LP01模到LP11模的模式转换和-1阶OAM模式的激发,其中螺旋LPFG可以直接激发光纤OAM模式,无需额外偏振控制器。两种LPFG都可以借助光纤扭转和温度调节的办法实现带宽可调,其中利用光纤扭转实现的常规LPFG和螺旋LPFG的10-d B带宽的可调范围大小分别为52 nm和91 nm,利用控制温度实现的常规LPFG和螺旋LPFG的10-d B带宽的可调范围大小分别为26 nm和18 nm。因此,这两类LPFG不仅可以作为带宽可调的超宽带模式转换器应用在模分复用系统中,还可以作为传感器应用在少模光纤传感领域。5、提出和制备了基于啁啾LPFG的超宽带模式转换器。实验制备的啁啾LPFG实现了10-d B带宽为409.1 nm的LP01模到LP11模的模式转换,波长范围完全覆盖O+E+S+C波段,并在宽带的波长范围内激发了±1阶OAM模式。另外,提出利用倾斜啁啾LPFG优化超宽带模式转换器的带宽可调范围。实验发现倾斜角度为60°的啁啾LPFG的扭转灵敏度最高,实现52 nm的最大10-d B带宽的可调范围,是非倾斜啁啾LPFG的10-d B带宽可调范围的两倍。通过调节光纤扭转,倾斜啁啾LPFG的10-d B带宽处的波长范围可以覆盖O+E+S+C+L波段。6、实验制备了啁啾螺旋LPFG优化超宽带模式转换器的带宽。实验制备的啁啾螺旋LPFG实现了LP01模到LP11模的模式转换,其10-d B和15-d B带宽分别为480.0 nm和379.0 nm。10-d B带宽的波长范围可以覆盖O+E+S+C+L波段,+1阶OAM模式在宽带范围内直接被激发。可以利用调节光纤扭转调节该啁啾螺旋LPFG的10-d B和15-d B带宽。因此,该啁啾螺旋LPFG可作为带宽可调的超宽带模式转换器。
席涛[3]（2020）在《孔助少模光纤特性及应用研究》文中进行了进一步梳理光纤作为光的传导工具,由于其损耗低、质量轻,抗干扰能力强及成本低等特点,已经从传统的光通信扩展到工业的各个领域并且在一些高端产业起到不可代替的功能。目前,微结构光纤针对其自身性能衍生出一批高性能,多参量测量的光纤器件。目前基于空气孔辅助的光纤得到研究人员的广泛关注,空气孔辅助光纤制备的光纤传感器对高温,高压及二维弯曲等传感特性就有较高的灵敏度。本课题主要研究了空气孔辅助的少模光纤包层内空气孔的数量、位置对于光纤传输特性的影响,以及基于三孔光纤制备长周期光纤光栅的制备方法和对其应力、扭转、温度、弯曲、折射率等传感特性测量。针对孔助少模光纤的耦合机制和传感特性,我们从理论和实验方面对其做出一系列的探究工作:1.利用Matlab和Comsol等仿真软件,构造孔助少模光纤模型,研究其导光机制。同时对于孔助少模光纤包层内内空气孔数量和间距对其光束传输特性的影响进行分析,包括模场直径、电场分布、有效折射率等;2.搭建压力辅助二氧化碳激光写直法的光纤光栅制备平台,该装置可通过控制外源性气压泵来实现周期性形变光纤光栅的制备。3.利用压力源向孔助少模光纤内充气的同时激光器周期性放光加热熔融光纤,制备成膨胀性光纤,两端焊接普通单模光纤形成膨胀型长周期光纤光栅,并且对温度,扭转,弯曲,轴向应力等外界环境参量进行了实验验证。4.利用真空气压源对孔助少模光纤抽气,使光纤空气孔内处于负压状态,激光器周期性放光加热制备塌缩型光纤,光栅两端焊接普通单模光纤形成塌缩型长周期光纤光栅,并且对轴向应力,弯曲,温度、扭转和折射率等外界环境参量进行实验研究。本文主要对实验室自制的孔助少模光纤光栅进行理论分析,同时,基于三孔少模光纤制备了塌缩型长周期光纤光栅和膨胀型长周期光纤光栅,通过实验来验证了两种不同类型光栅对于环境参量的响应,验证了该类型的光栅可作为不同类型的传感器,广泛应用于光纤传感和光纤通信领域。
孙翠婷[4]（2020）在《基于结构调制的长周期光纤光栅制备及传感特性研究》文中研究表明光纤传感器相较电学、磁学传感器具有抗电磁干扰、寿命长、复用性高的优势,因此受到研究者的广泛关注。随着测量环境的复杂化与测量需求的迫切性,光纤传感器向着灵敏度更高、结构更紧凑、制备方法更灵活的方向发展,各种不同类型的光纤传感器应运而生。为了克服光纤布拉格光栅的后向反射大,灵敏度低的缺点,提出了纤芯基模和同向包层模耦合的长周期光纤光栅（Long-period fiber grating,LPFG）。由于制造方便、灵敏度高、结构紧凑等优点,LPFG已经成为一种极具发展前景的光纤传感器件。当外界环境变化时,通过监测LPFG的光谱变化可以对扭转、应变、弯曲等物理量进行准确地测量。大量的研究表明,经过特殊设计的LPFG对外界物理量的变化会更加敏感。本论文以提高LPFG在扭转、弯曲、应变等传感方面的性能为目标,着力研究并制备了结构灵活、性能优良的结构调制的LPFG。探究了类螺旋调制型LPFG、缺陷型LPFG、异形芯LPFG的传感性能。同时,针对实际应用中的待测量与温度交叉敏感问题,制备了基于LPFG的复合结构,利用其双谐振峰的光谱特性实现了待测量与温度的双参数传感,一定程度上解决了温度串扰的问题。本文的主要研究内容如下:1、在螺旋调制方法的基础上,提出了三种类螺旋调制型LPFG:分段螺旋型LPFG、错位正交型LPFG、螺旋抛面型LPFG,克服了制作螺旋型光纤光栅需要严格地满足光纤同心旋转的问题。在制作方法与手段上更加稳定,周期设置更加灵活。通过优化结构参数与制备方法,分段螺旋型LPFG与螺旋抛面型LPFG获得了高的扭转灵敏度,错位正交型LPFG避免了偏振对扭转测量的干扰。2、在均匀LPFG的中心位置嵌入多种不同缺陷结构制备了缺陷型LPFG,实现了弯曲、扭转、温度的测量。多模光纤和熔融扭转结构作为缺陷引起了LPFG的相位移动,展现了典型的双峰光谱特征,可以实现稳定的双参量测量。同时,嵌入多模光纤LPFG可以提高光栅的弯曲性能,熔融扭转结构LPFG可以提高光栅的扭转性能。3、提出了局部异形芯LPFG的制备方法,利用抛铣技术制备了光纤薄片结构,再通过熔融加热技术对其周期性地加热,形成异形芯LPFG。实现了高性能的应变、扭转、矢量弯曲多参量测量。通过优化结构参数,提高了光栅的传感性能,特别是在应变传感方面,其灵敏度高达-18.51 pm/με。4、为了解决结构调制的光栅传感器在高灵敏度测量时的温度串扰问题,提出三种基于LPFG的复合结构。将分段螺旋型LPFG与光纤包,S形LPFG与单侧写入LPFG、异旋向错位正交型LPFG进行级联复合,光栅光谱由单峰变成多峰,实现了扭转和温度、应变和温度的同时测量。复合型光纤光栅拥有高的扭转分辨率、温度分辨率和应变分辨率。本文提出了不同的LPFG的加工方法,制备了多种结构调制LPFG。结构调制型传感器在扭转、弯曲、应变等方面的灵敏度获得了显着的提升。同时,提出了缺陷型LPFG与复合型光栅结构来解决传感器物理量测量时的温度串扰问题,并在稳定性上加以论证。在LPFG新的制备方法和传感机理方面做出努力和尝试。
戴彬[5]（2020）在《新型微结构光纤的设计制备及其传感特性研究》文中认为微结构光纤凭借结构灵活、性能优异的显着优势在数十年间受到了国内外科学研究者的广泛关注。随着微结构光纤制备和后处理技术的发展和完善,微结构光纤传感也开启了光纤传感领域的全新篇章。微结构光纤的设计制备和后处理对传感性能实现与增强发挥着关键作用。在光纤传感中,光纤模式特性对光纤干涉仪和长周期光栅性能会产生根本影响。微结构光纤可通过结构和材料优化直接实现适用于传感的固有光学特性,微结构光纤后处理则可通过光纤结构物理形变和折射率分布变化增强光纤模式特性。因此,本文的主要工作围绕微结构光纤设计制备、后处理和传感特性研究三方面展开:设计并制备了三种适用于光纤传感的微结构光纤,采用后处理手段增强光纤传感性能,实验研究基于特殊设计和后处理微结构光纤的传感特性。本文首先简要介绍了微结构光纤导光原理及分类、微结构光纤传感器件和微结构光纤后处理技术。从理论分析和以全矢量有限元法为代表的仿真计算方法出发,通过包层几何不对称方法设计了两种结构双折射微结构光纤,实现了单一材料下的光纤高双折射特性;通过中心单一空气孔环形掺杂方式设计了一种环形芯空芯光纤,实现了对模式间干涉和反谐振反射光波导效应的有效抑制;通过包层周期缺失排布方式设计了一种包层缺失型全固微结构光纤,实现了强烈纤芯模式和包层模式在光纤中的共存。采用MCVD离子掺杂技术和堆叠-拉丝技术制备得到了设计结构和光学特性还原度较高的光纤,进行了光纤模式特性相关的验证测试。根据微结构光纤结构和光学特性及传感应用不同,采用以二氧化碳激光加工、液体填充和酸腐蚀处理为代表的微结构光纤后处理技术,对光纤传感性能进行增强。通过热致周期拉锥制备了一种适用于液体填充的空芯长周期光栅,并采用液体填充方法实现了空芯长周期光栅纤芯管理与调谐;通过热致锗元素周期扩散方法制备了一种适用于高温传感的长周期光栅;通过基于氢氟酸腐蚀处理的方法实现了有利于提升折射率传感性能的光纤包层模式倏逝场增强。通过搭建光纤传感实验平台,实验研究了微结构设计和后处理对传感特性的实现与增强效果。在双折射微结构光纤扭转传感与温度响应实验中,混合型和一字型双折射微结构光纤在Sagnac干涉仪中均表现出良好扭转传感特性,其中一字型微结构光纤以1.26×10-3的高双折射表现出温度不响应特性。在温度传感实验中,液体填充型空芯长周期光栅实现了纤芯模式管理和温度灵敏度增强,最高线性温度灵敏度提升了50余倍,可达-0.618 nm/℃,且可稳定工作于-10℃低温环境。在高温传感实验中,基于高数值孔径光纤的热致元素扩散型长周期光栅经退火处理后,在室温至700℃的反复升温、降温过程中表现出稳定性能,线性温度灵敏度均达0.1 nm/℃。在折射率传感实验中,酸腐蚀处理的包层缺陷型全固微结构光纤在马赫-曾德干涉仪中表现出机械强度良好和温度不响应的折射率传感特性,最高线性折射率灵敏度达2183.6 nm/RIU。
李自亮[6]（2019）在《并联和螺旋光纤光栅制备技术及传感特性研究》文中指出光纤光栅问世至今,已经在光纤传感和光纤通信领域得到广泛应用。光纤光栅的制备方式也层出不穷,例如光纤布拉格光栅（FBG）的制备方式有:飞秒激光逐点法和逐线法、相位掩模板法、全息干涉法等;长周期光纤光栅（LPFG）有:紫外曝光法、高频CO2激光法、电弧放电法等。在国内外学者的研究基础上,本文作者提出了两种新型光纤光栅的制备技术:并联集成光纤布拉格光栅（PI-FBG）制备技术和螺旋长周期光纤光栅（HLPFG）制备技术;并对PI-FBG和HLPFG的制备技术和传感特性做了系统和深入的研究。取得了一些创新成果,主要的工作内容总结如下:1、综述了光纤光栅的研究现状,分析了FBG和LPFG现有制备技术的优缺点;并从衍射光栅的谐振波长公式推导出发,分析了FBG和LPFG的耦合方式;然后结合耦合模理论,推导FBG和LPFG的耦合模方程;讨论了FBG的反射光谱特性与光栅周期和折射率调制量的关系。2、设计并搭建了飞秒激光制备PI-FBG的实验装置,该系统主要包括飞秒激光光路系统、电控旋转光纤夹具和电控位移平台。提出了一种新型FBG的制备方法,该方法基于传统飞秒激光逐点法制备FBG的基础上,通过完善飞秒激光制备装置、优化激光能量、改变FBG数量和空间分布及激光调制方向来制备PI-FBG。设计了一种独特的圆环形结构分布的PI-FBG,详细研究了这种结构的PI-FBG各项光栅参数,实验结果表明:（1）单波长PIFBGs的光栅长度可以缩短到500微米,具有高空间分辨率,高反射率（93%）和低偏振相关损耗（PDL）的特性;（2）测试了单波长PI-FBG的温度响应,最高的温度灵敏度为15.0pm/℃;（3）测试了多波长PI-FBGs的弯曲响应,发现PI-FBG的空间分布或光栅数量的增加而明显影响其弯曲特性;（4）PI-FBG并联集成的每个光栅之间的间隔在2.5微米可以有效的避免光栅之间串扰;（5）研究了超短PI-FBG温度传感器的制备工艺、褪火工艺、温度标定和封装工艺;3、设计并搭建了一套螺旋长周期光纤光栅（HLPFG）氢氧焰加热制备系统,该系统主要包括氢氧发生器（加热装置）、电控旋转电机和电控位移平台;提出了一种新型LPFG的制备方式,该方法利用氢氧焰加热的方式在单模光纤上制备HLPFG,并详细研究了其光谱特性和传感特性,包括:（1）研究了传输光谱随光纤周期的演变、偏振相关损耗;（2）研究了HLPFG对温度、应变、弯曲和扭转传感响应特性。为后续氢氧焰加热制备HLPFG的研究工作打下坚实基础。
张岩[7]（2019）在《基于少模光纤光栅的轨道角动量模式产生及调控研究》文中提出轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）光束是一种具有特殊相位结构的光束,其光束沿着中心轴线方向上具有螺旋分布的相位,由于其中心相位的不确定性,导致中心处能量为零。基于这种独特的光场分布结构,OAM光束在光通信、粒子操纵、光学成像与生命科学等诸多领域有着巨大的应用潜力。本文主要研究基于少模光纤的传统长周期光纤光栅和螺旋长周期光纤光栅的轨道角动量模式产生及调控,主要研究工作如下:首先,研究了基于少模光纤的传统长周期光纤光栅（LPFG）的轨道角动量模式产生及调控特性。提出并制备了一种具有温度稳定性的轨道角动量模式产生器—少模长周期光纤光栅（FMF-LPFG）。该器件利用CO2激光加工系统在少模光纤上制备而成,通过调节前端偏振控制器来改变样品输入光的偏振态,从而实现了l（28）-1与l（28）（10）1阶OAM模式的连续变化。此外还对该器件所激发的OAM模式的温度稳定性进行了研究。将FMF-LPFG放置在温度炉内,以此模拟外界环境温度的变化,当以一定间隔改变温度时,记录OAM模式随温度的变化情况,并结合数学分析的方法对采集到模式图样进行灰度分析。实验表明在外界温度发生变化时,FMF-LPFG所激发OAM模式不随温度的变化而变化,具有一定的温度稳定性。FMF-LPFG不仅能够激发OAM±1模式,而且还具有温度稳定性与偏振可调的优势,因此基于这些特点,FMF-LPFG有望在全光纤通信中发挥很大的应用价值。其次,研究了基于少模光纤的螺旋长周期光纤光栅（HLPFG）的轨道角动量模式产生及调控特性。首次提出并制备了一种偏振无关的轨道角动量模式产生器,该器件通过氢氧焰加热系统制备而成。由于HLPFG在光纤轴向方向上具有周期性的螺旋折射率调制,因此可以激发l（28）?1阶的OAM模式并且具有高耦合效率。研究了不同偏振态的输入光对于OAM激发的影响,结果表明当输入光偏振态发生变化时,其激发的OAM模式拓扑电荷数能够保持稳定,仅由HLPFG本身结构的旋向决定,具有偏振无关的特性。此外结合全息光栅的模式分解法对在不同偏振态条件下激发的OAM模式纯度进行了分析,结果显示随着输入光偏振态的变化,其产生的OAM模式高达93%且纯度稳定。这样通过纯度分析进一步的验证了该器件的偏振无关特性。最后,在实验的过程中,我们搭建并改进了空间型模场测试系统与纯度分析系统。利用空间型的器件能够有效排除光纤本身的扰动对实验带来的影响。同时由于是空间型的系统,器件之间具有一定距离且独相互独立,可以在器件之间加入起偏器与半波片等器件用于测试与偏振相关的物理量,也可以加入其它光学元器件,拓宽了系统的应用范围。因此该系统具有灵活度高,操作简单,稳定性高,适用范围广等优势。本文提出并制备的基于FMF-LPFG的具有温度稳定性的轨道角动量模式产生器以及基于HLPFG的偏振无关的轨道角动量模式产生器,可以为OAM模式产生及调控提供基础器件的支持,有利于OAM的应用推广。
王虎山[8]（2019）在《特种光纤光栅特性及在光纤激光技术中的应用研究》文中研究指明光纤光栅作为一种光学无源器件,可实现多种功能并具有广泛的应用。随着光纤激光、光纤传感以及光纤通信等领域的迅速发展,对于光纤光栅有着更高的要求,如特殊的结构及功能、更大的参数范围、更高的性能、更多的光纤种类以及极端环境的适应性等。作为相关应用领域的关键、核心器件,特种光纤光栅具有重要的科研价值和迫切的研究需求。围绕特种光纤光栅研究方向,本论文重点开展了45度倾斜光纤光栅、大角度倾斜光纤光栅及耐高温增益光纤光栅的研制、特性以及应用研究。主要研究内容和创新点如下:1.开展特种光纤光栅制作技术的研究,基于相位掩模法搭建了掩模板扫描光纤光栅刻写系统,研制了45度倾斜光纤光栅、大角度倾斜光纤光栅、Ia型耐高温光纤光栅、相对小周期长周期光纤光栅、少量模长周期光纤光栅等多种特种光纤光栅。另外,设计出一种新型的双光束干涉扫描刻写系统,实现了多种特殊波段光纤光栅的制作。2.理论分析了45度倾斜光纤光栅的偏振原理及特性。基于45度倾斜光纤光栅的偏振特性,研制了全光纤偏振干涉滤波器,自由光谱范围为0.164 nm,可实现梳状滤波。首次开展基于这种新型滤波器的全光纤多波长激光技术研究,获得了具有良好平坦度和均匀性的多波长激光光谱,在3 dB范围内的波长数高达82个,信噪比为33 dB。另外,研究了双波长光纤激光的产生机理,利用具有33 dB消光比的45度倾斜光纤光栅实现了单偏振双波长光纤激光器,双波长激光的中心波长为1033 nm和1053 nm,3 dB带宽为10 nm,偏振度高达27 dB。3.理论研究了大角度倾斜光纤光栅的模式耦合特性,分析了其双峰光谱特性并在实验中进行了验证。首次提出利用大角度倾斜光纤光栅的模式耦合特性实现全光纤可饱和吸收体。实验中,通过在大角度倾斜光纤光栅表面沉积四氧化三铁纳米材料可实现光纤中光与可饱和吸收材料的相互作用,形成性能优良的可饱和吸收体器件。基于该器件获得了稳定的锁模光纤激光输出,信噪比高达67 dB。4.在掺镱光纤及掺铒光纤上分别制作可承受高温的Ia型光纤光栅,在500℃下仍具有大于99%的高反射率。这种制作在增益光纤中的耐高温光纤光栅有助于实现超短腔、单纵模光纤激光。实验中,通过在掺镱光纤上直接写入一对耐高温光纤光栅,实现了1μm波段耐高温分布式布拉格反射光纤激光器。该激光器腔长仅为10 mm,光谱线宽为16 pm,在450℃温度下工作稳定,信噪比大于50 dB,对于工作在高温苛刻环境下的高精度、长距离光纤光栅传感系统具有重要意义。
孔旭东[9]（2019）在《物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究》文中指出通过周期性改变光纤的物理结构可以改变光纤的应力分布,所产生的弹光效应能够周期性地改变光纤的折射率,这样所形成的长周期光纤光栅被称为物理形变类长周期光纤光栅。相比于激光曝光类长周期光纤光栅,物理形变类长周期光纤光栅拥有诸多的优点和独特之处。比如,长期的稳定性、独特的传感性能、更强的偏振相关性和轨道角动量调制特性等。因此,研究物理形变类长周期光纤光栅具有重要的理论和应用价值。本博士学位论文主要研究了基于单模光纤的两种物理形变类长周期光纤光栅:手性长周期光纤光栅和微锥型长周期光纤光栅。提出了新的制作方法,探索了两种光栅在传感及通信领域的应用。本博士学位论文开展的主要研究内容和取得的创新成果如下:（1）提出了制作手性长周期光纤光栅的轴错位双侧旋转法。轴错位双侧旋转法的关键和独特之处在于人为地在两个光纤夹具之间引入轴错位。用该方法制作光栅时,两侧旋转电机同时以相同速度同向旋转。传统的单侧扭转法用单模光纤制作手性长周期光纤光栅时,存在无法控制光栅谐振波长的致命缺陷,科研人员一直在寻求解决方案,但都没有很好地解决光栅谐振波长不可控的问题。我们提出的轴错位双侧旋转法很好地解决了这个问题,可以精确控制由单模光纤制作的手性长周期光纤光栅的谐振波长,即每次制作的相同周期光栅具有一致的谐振波长,而且光栅结构严整,物理强度高,制作过程简单且重复性好。轴错位双侧旋转法还可应用于不同种类的光纤以制作手性长周期光纤光栅,如光子晶体光纤和多芯光纤。（2）提出了用扭转应力对波长选择耦合器谐振波长进行调谐的方法。通过向由多根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器施加扭转应力,所产生的弹光效应会改变光纤光栅的谐振波长,进而改变波长选择耦合器的谐振波长,实现波长调谐作用。波长调谐度为-0.01985 nm/°,最大的波长调谐范围为6.8 nm。并且谐振波长漂移与扭转角度变化的线性关系良好。在由两根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器中,信号提取光纤中探测到的最大峰值耦合效率为-9.958 dB。在由三根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器中,两根信号提取光纤中探测到的最大峰值耦合效率分别为-15.437 dB和-14.887 dB。（3）探究了基于单模光纤的单螺旋手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控特性。通过进行手性长周期光纤光栅输出光场与平面光干涉实验,得到了中心分叉结构的两种干涉光场,其中左手手性光纤光栅对应的干涉光场向下分叉,右手手性光纤光栅对应的干涉光场向上分叉;通过进行光栅输出光场与球面光干涉实验,得到了螺旋形结构的两种干涉光场,其中左手手性光纤光栅对应的螺旋型干涉光场表现为逆时针旋转,右手手性光纤光栅对应的螺旋型干涉光场表现为顺时针旋转。实验结果证明了基于单模光纤的单螺旋手性长周期光纤光栅可以产生±1阶涡旋光。（4）基于双光束CO2激光作为加热源的熔接机平台,开发了全新的制作手性长周期光纤光栅的程序。用该程序制作的基于单模光纤的手性长周期光纤光栅具有表面平整、插入损耗低的特点。利用所制作的手性长周期光纤光栅进行了扭转应力传感实验。实验测量了光栅透射光谱所有存在模式的扭转传感灵敏度,其波长漂移线性度均保持良好特性。与已报道的长周期光纤光栅扭转传感实验结果进行对比,我们制作的手性长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度比基于光子晶体光纤的手性长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度高6倍,比紫外光刻写的长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度高5倍。（5）提出了先拉伸后软化的方法来制作微锥型长周期光纤光栅。与光纤加热软化和拉伸过程同时进行的传统制作方法不同,在我们提出的软化拉锥制作过程中,采用了先拉伸光纤使之受到拉应力,再加热软化光纤的方法。如此保证光纤在瞬间拉锥,得到锥区长度更短、重复性更好的光纤微锥。此外,我们用双光束CO2激光作为加热源,从正反两个方向照射软化光纤。新的制作方法更清洁,对光栅的污染小,而且对光纤软化得更均匀,制作的光栅质量更高。该方法应用了我们在熔接机中编辑的全自动程序,具有集成、稳定和易于操作等优点。
付彩玲[10]（2018）在《手征光纤光栅轨道角动量产生技术研究》文中研究说明轨道角动量光束具有螺旋形波前结构、光强呈环形分布、确定的轨道角动量、存在相位奇点等,其在光学信息传输、光学微操控、显微成像、激光微加工等利用得到广泛的应用。目前光纤中产生轨道角动量光束的方式及其传输特性的研究是轨道角动量光束的热点方向之一,通常采用机械扭曲、预制棒熔融拉制成栅、CO2激光或电弧放电等方式来制备手征光纤光栅、扭曲光子晶体光纤等来产生轨道角动量光束。本论文在前期采用CO2激光在细芯光纤上制备长周期光纤光栅的工作基础上,提出采用氢氧焰加热方式制备手征光纤光栅和扭曲光子晶体光纤的方案,该方案可以实现轨道角动量光束的产生。本论文主要研究内容如下:1.设计并搭建了CO2激光制备细芯长周期光纤光栅的实验装置,并系统研究了该光纤光栅的光谱特性和传感特性。实验表明:该光纤光栅谐振峰3 dB带宽仅为8.7 nm,偏振相关损耗高达20 dB;单侧曝光引起的周期性刻槽使该光纤光栅对外界环境折射率的灵敏度较高,在1.401.44折射率范围内灵敏度高达1047.3 nm/RIU,且温度变化时由于光纤本身所引起的折射率测量误差仅为8%。2.设计并搭建了氢氧焰加热法制备手征光纤光栅的实验装置,该系统具有重复性好、稳定性高的特点,并可批量制作长周期手征光纤光栅。利用该套系统制备了普通单模长周期手征光栅,并系统研究了其光谱特性,包括制备过程中传输谱随长度的演变、相位匹配曲线和偏振相关损耗;并进一步研究了其对扭曲、轴向应变、温度、折射率外界环境的传感响应特性,为后续有关手征光纤光栅的研究工作打下了实验基础。3.首次采用氢氧焰加热方式在单模光纤上制备的长周期手征光栅产生了l=+1阶的轨道角动量光束。利用自主搭建的显微镜轨道角动量测试系统对长周期手征光栅的模场分布和轨道角动量特性的测试结果表明该长周期手征光栅的模场和干涉图样分别是中心能量为零的圆环形分布和逆时针的螺旋图样,并对长周期手征光栅产生的轨道角动量光束的纯度特性进行了测试,发现l=+1阶的纯度为91%,且其转换效率为87%。4.首次在实验中利用扭曲光子晶体光纤产生了l=+6,+5阶轨道角动量光束。系统研究了扭曲光子晶体光纤的光谱特性,包括制备过程中传输谱与长度的变化关系、谐振波长和扭曲率的关系及偏振相关损耗;并进一步研究了其对扭曲和轴向应变外界环境的传感响应特性。利用自主搭建的空间型轨道角动量测试系统对扭曲光子晶体光纤的模场和轨道角动量特性的测试结果表明:透射谱中的Dip1可产生l=+6阶的轨道角动量光束,且该模式是偏振相关的,其在谐振波长处的模场图样是中心能量为零,包层能量六重对称类似于圆环形且位于光子晶体光纤第一层和第二层空气孔间隙中;透射谱中的Dip2可产生l=+5阶的轨道角动量光束。
二、Reduction of the Polarization-Dependent Loss of Long-Period Fiber Gratings by Thermal Heating（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Reduction of the Polarization-Dependent Loss of Long-Period Fiber Gratings by Thermal Heating（论文提纲范文）
（1）单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高阶模光纤激光器的发展 |
| 1.2 矢量光束的特性及应用 |
| 1.2.1 矢量光束的特性 |
| 1.2.2 矢量光束的应用 |
| 1.3 矢量光束的产生方法 |
| 1.3.1 空间光路方式 |
| 1.3.2 全光纤方式 |
| 1.4 本课题工作 |
| 1.4.1 本课题研究目的及意义 |
| 1.4.2 本课题研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 光纤波导模式理论及光栅模式耦合理论 |
| 2.1 光纤波导模式理论 |
| 2.2 光纤光栅模式耦合理论 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 光纤光栅的制备方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 LP_(11)模式谐振光纤激光器 |
| 3.1 高阶模式谐振光纤激光器研究现状 |
| 3.2 LP_(11)模式谐振光纤激光器 |
| 3.2.1 金属包层光纤滤模原理 |
| 3.2.2 金属包层光纤的设计及制作 |
| 3.2.3 激光器结构及实验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 TE_(01)模式谐振光纤激光器 |
| 4.1 环形光纤研究现状 |
| 4.2 单一TE_(01)模式谐振光纤激光器 |
| 4.2.1 环形光纤的设计及制作 |
| 4.2.2 金属包层环形光纤的设计与制作 |
| 4.2.3 激光器结构及实验结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 涡旋光束光纤激光器 |
| 5.1 涡旋光束在光纤中的产生 |
| 5.2 长周期环形光纤光栅的制作 |
| 5.3 激光器结构及实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 全保偏单一矢量模式光纤激光器 |
| 6.1 长周期光纤光栅的偏振依赖性 |
| 6.2 矢量模式耦合长周期光纤光栅 |
| 6.3 激光器结构及实验结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 高功率矢量模式光纤激光器 |
| 7.1 高功率矢量模式光纤激光器研究现状 |
| 7.2 高功率全保偏矢量光纤激光器 |
| 7.2.1 保偏光纤中生成矢量模式 |
| 7.2.2 激光器结构及实验结果 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第8章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（2）少模光纤长周期光栅模式耦合及其特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅的发展 |
| 1.3 光纤光栅的分类 |
| 1.4 长周期光纤光栅的研究现状 |
| 1.4.1 长周期光纤光栅的制备 |
| 1.4.2 长周期光纤光栅的应用 |
| 1.5 论文的主要内容与创新点 |
| 1.5.1 论文的主要内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 第二章 长周期光纤光栅模式耦合理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤的模式理论 |
| 2.2.1 光纤的模式 |
| 2.2.2 光纤的OAM光束 |
| 2.3 长周期光栅模式耦合理论 |
| 2.3.1 常规长周期光栅的模式耦合 |
| 2.3.2 螺旋长周期光栅的模式耦合 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 少模光纤常规长周期光栅的模式耦合 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 少模光纤的理论分析 |
| 3.3 制备少模光纤长周期光栅的实验装置 |
| 3.4 1.55μm波段常规长周期光栅的制备及特性研究 |
| 3.4.1 常规长周期光纤光栅的制备 |
| 3.4.2 常规长周期光纤光栅的高阶纤芯模式耦合 |
| 3.4.3 常规长周期光纤光栅的特性研究 |
| 3.5 2 μm波段常规长周期光栅的制备及特性研究 |
| 3.5.1 2 μm波段常规长周期光栅的制备 |
| 3.5.2 2 μm波段常规长周期光纤光栅的特性研究 |
| 3.5.3 不同波段的少模光纤长周期光栅扭转特性比较 |
| 3.6 高阶衍射级常规长周期光栅的制备与特性研究 |
| 3.6.1 高阶衍射级常规长周期光栅仿真分析 |
| 3.6.2 高阶衍射级常规长周期光栅的制备 |
| 3.6.3 高阶衍射级常规长周期光栅的模式耦合 |
| 3.6.4 高阶衍射级常规长周期光栅的特性研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 少模光纤螺旋长周期光栅的模式耦合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 制备少模光纤螺旋长周期光栅的实验装置 |
| 4.3 螺旋长周期光栅的制备与特性研究 |
| 4.3.1 螺旋长周期光栅的制备 |
| 4.3.2 螺旋长周期光纤光栅的模式耦合 |
| 4.3.3 螺旋长周期光纤光栅的特性研究 |
| 4.3.4 强调制螺旋长周期光纤光栅的制备 |
| 4.3.5 强调制螺旋长周期光纤光栅的模式耦合 |
| 4.3.6 强调制螺旋长周期光纤光栅的特性研究 |
| 4.4 手征长周期光栅的制备与特性研究 |
| 4.4.1 手征长周期光纤光栅的制备 |
| 4.4.2 手征长周期光纤光栅的模式耦合 |
| 4.4.3 手征长周期光纤光栅的特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 少模光纤长周期光栅的超宽带模式转换器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 少模光纤的理论分析 |
| 5.3 基于色散拐点特性制备的超宽带模式转换器 |
| 5.3.1 常规长周期光栅的仿真分析 |
| 5.3.2 常规长周期光栅的制备 |
| 5.3.3 常规长周期光栅超宽带模式转换器模式耦合及特性研究 |
| 5.3.4 螺旋长周期光栅的制备 |
| 5.3.5 螺旋长周期光栅的超宽带模式转换器模式耦合及特性研究 |
| 5.4 啁啾长周期光栅超宽带模式转换器 |
| 5.4.1 啁啾长周期光栅的仿真分析 |
| 5.4.2 啁啾长周期光栅的制备 |
| 5.4.3 啁啾长周期光栅超宽带模式转换器的模式耦合及特性研究 |
| 5.4.4 倾斜啁啾长周期光栅的制备 |
| 5.4.5 倾斜啁啾长周期光栅超宽带模式转换器的模式耦合及特性研究 |
| 5.4.6 啁啾螺旋长周期光栅的制备 |
| 5.4.7 啁啾螺旋长周期光栅的超宽带模式转换器的模式耦合及特性研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 附录A |
| 附录B |
| 附录C |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（3）孔助少模光纤特性及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 少模光纤发展与应用 |
| §1.3 孔助光纤及应用国内外研究现状 |
| §1.4 本课题的研究意义 |
| 第二章 孔助少模光纤的制备方法及理论模型 |
| §2.1 常见的光纤制备流程 |
| §2.2 孔助少模光纤制备 |
| §2.3 空气孔数量对光纤传输的影响 |
| §2.3.1 周期性折射率调制机理 |
| §2.3.2 周期性模场调制机理 |
| 第三章 长周期光纤光栅理论研究 |
| §3.1 长周期光纤光栅匹配条件 |
| 第四章 基于三孔少模光纤制备的塌缩型长周期光纤光栅 |
| §4.1 塌缩型长周期光纤光栅的制备 |
| §4.1.1 实验方案 |
| §4.1.2 确定实验参数 |
| §4.1.3 三孔少模光纤的结构 |
| §4.1.4 塌缩型长周期光纤光栅的制备 |
| §4.2 塌缩型长周期光纤光栅传感特性实验和分析 |
| §4.2.1 塌缩型长周期光纤光栅的温度传感特性研究 |
| §4.2.2 塌缩型长周期光纤光栅的应变传感特性研究 |
| §4.2.3 塌缩型长周期光纤光栅的折射率传感特性研究 |
| §4.2.4 塌缩型光纤光栅的扭转传感特性研究 |
| §4.2.5 塌缩型长周期光纤光栅的弯曲传感特性研究 |
| 第五章 基于三孔少模光纤制备的膨胀型长周期光纤光栅 |
| §5.1 膨胀型长周期光纤光栅的制备 |
| §5.2 膨胀型长周期光纤光栅的传感特性实验和分析 |
| §5.2.1 膨胀型长周期光纤光栅的应变传感特性研究 |
| §5.2.2 膨胀型长周期光纤光栅的扭转传感特性研究 |
| §5.2.3 膨胀型长周期光纤光栅的曲率传感特性研究 |
| §5.2.4 膨胀型长周期光纤光栅的温度传感特性研究 |
| 第六章:总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（4）基于结构调制的长周期光纤光栅制备及传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 LPFG写入方法的研究现状 |
| 1.3 结构调制LPFG的研究现状 |
| 1.3.1 螺旋型LPFG的研究现状 |
| 1.3.2 缺陷型LPFG的研究现状 |
| 1.3.3 异形芯LPFG的研究现状 |
| 1.4 基于LPFG复合结构的传感应用 |
| 1.5 论文的主要研究内容与意义 |
| 第2章 类螺旋调制型LPFG的制备及传感特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 LPFG的偏振特性 |
| 2.3 类螺旋调制型LPFG设计与实现方法 |
| 2.4 分段螺旋型LPFG的制备及特性分析 |
| 2.4.1 分段螺旋型LPFG的制备 |
| 2.4.2 高扭转灵敏度的分段螺旋型LPFG特性分析 |
| 2.5 错位正交型LPFG的制备与特性分析 |
| 2.5.1 错位正交型LPFG的制备 |
| 2.5.2 错位正交型LPFG的低偏振依赖扭转特性分析 |
| 2.6 螺旋抛面型LPFG的制备与特性分析 |
| 2.6.1 基于预扭转方法的螺旋抛面型LPFG的制备 |
| 2.6.2 不同旋向螺旋抛面型LPFG的传感特性及其机理分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 缺陷型LPFG的制备及传感特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 缺陷型LPFG设计原理 |
| 3.3 嵌入多模LPFG的制备与特性分析 |
| 3.3.1 嵌入多模LPFG制备技术 |
| 3.3.2 低温度串扰的嵌入多模LPFG的弯曲特性分析 |
| 3.4 嵌入毛细管LPFG的制备与特性分析 |
| 3.4.1 嵌入毛细管LPFG的制备及参数设计 |
| 3.4.2 嵌入毛细管LPFG的特性分析 |
| 3.5 嵌入熔融扭转结构LPFG的制备与特性分析 |
| 3.5.1 基于预扭转缺陷的嵌入熔融扭转结构LPFG的制备 |
| 3.5.2 嵌入熔融扭转结构LPFG的扭转特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 异形芯LPFG的制备及传感特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 薄片形LPFG的制备方法与传感特性研究 |
| 4.2.1 薄片形LPFG的设计 |
| 4.2.2 基于抛铣法的薄片形LPFG的传感特性分析 |
| 4.3 熔锥形LPFG的制备方法与传感特性研究 |
| 4.3.1 熔锥形LPFG的制备 |
| 4.3.2 熔锥形LPFG的传感特性分析 |
| 4.4 椭圆芯LPFG的制备方法与传感特性研究 |
| 4.4.1 基于热致方法的椭圆芯LPFG制备工艺研究 |
| 4.4.2 椭圆芯LPFG的传感特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于LPFG的复合结构全光纤传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于复合结构的LPFG设计原理 |
| 5.3 分段螺旋型LPFG与光纤包复合结构的制备及传感特性研究 |
| 5.3.1 包栅复合结构的制备 |
| 5.3.2 包栅复合结构的扭转与温度同时测量方法研究 |
| 5.4 LPFG与 S形 LPFG复合结构的制备及传感特性研究 |
| 5.4.1 两种LPFG复合结构的制备 |
| 5.4.2 两种LPFG复合结构的应变与温度同时测量传感特性分析 |
| 5.5 反向错位正交型LPFG复合结构的制备及传感特性研究 |
| 5.5.1 异旋向复合光栅设计及制备 |
| 5.5.2 异旋向复合光栅的扭转与温度同时测量方法研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）新型微结构光纤的设计制备及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微结构光纤概述 |
| 1.3 微结构光纤的传感应用 |
| 1.4 本论文研究内容 |
| 2 微结构光纤的仿真计算与制备 |
| 2.1 微结构光纤仿真计算方法 |
| 2.2 微结构光纤的制备技术 |
| 2.3 双折射微结构光纤的设计与制备 |
| 2.4 环形芯空芯光纤的设计与制备 |
| 2.5 包层缺陷型全固微结构光纤的设计与制备 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 微结构光纤传感器的后处理技术研究 |
| 3.1 基于二氧化碳激光的光纤熔接与加工装置 |
| 3.2 基于二氧化碳激光加工的热致长周期光栅 |
| 3.3 微结构光纤的液体填充 |
| 3.4 基于氢氟酸腐蚀的光纤增敏 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 新型双折射微结构光纤的扭转传感特性研究 |
| 4.1 Sagnac光纤干涉仪传感原理 |
| 4.2 混合型双折射微结构光纤扭转传感及温度响应 |
| 4.3 一字型双折射微结构光纤扭转传感及温度响应 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 微结构光纤的后处理对传感特性影响研究 |
| 5.1 液体填充型空芯长周期光栅温度传感 |
| 5.2 热致元素扩散型长周期光栅高温传感 |
| 5.3 包层腐蚀型全固微结构光纤折射率传感 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
（6）并联和螺旋光纤光栅制备技术及传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅的研究现状 |
| 1.2 光纤光栅的制备方法 |
| 1.2.1 光纤布拉格光栅的制备方法 |
| 1.2.2 长周期光纤光栅的制备方法 |
| 1.3 本文主要的研究内容 |
| 第二章 光纤光栅的耦合模理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 衍射光栅的谐振波长 |
| 2.3 光纤光栅的耦合模理论 |
| 2.3.1 光纤布拉格光栅 |
| 2.3.2 长周期光纤光栅 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 并联集成光纤光栅的制备及传感特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光与石英光纤的作用机理 |
| 3.3 飞秒激光逐点法制备并联集成光纤光栅的制备系统 |
| 3.3.1 飞秒激光逐点法制备FBG的制备系统 |
| 3.3.2 飞秒激光逐点法制备PI-FBG的制备系统 |
| 3.4 飞秒激光逐点法制备并联集成光纤光栅的制备方法 |
| 3.4.1 多波长PI-FBG的制备方法 |
| 3.4.2 单波长PI-FBG的制备方法 |
| 3.5 并联集成光纤光栅的传感特性 |
| 3.5.1 高温特性 |
| 3.5.2 偏振特性 |
| 3.5.3 弯曲特性 |
| 3.6 超短并联集成光纤光栅的应用研究 |
| 3.6.1 超短PI-FBG温度传感器的制备工艺 |
| 3.6.2 超短PI-FBG温度传感器的电磁感应加热测温应用 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 螺旋长周期光纤光栅的制备及传感特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 螺旋长周期光纤光栅氢氧焰加热制备系统 |
| 4.3 螺旋长周期光纤光栅氢氧焰加热制备方法 |
| 4.4 螺旋长周期光纤光栅的传感特性 |
| 4.4.1 温度响应 |
| 4.4.2 应变响应 |
| 4.4.3 弯曲响应 |
| 4.4.4 扭转响应 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（7）基于少模光纤光栅的轨道角动量模式产生及调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 轨道角动量光束研究进展 |
| 1.2 轨道角动量光束产生技术 |
| 1.2.1 空间型轨道角动量光束产生技术 |
| 1.2.3 光纤型轨道角动量光束产生技术 |
| 1.3 轨道角动量光束应用 |
| 1.3.1 光通信 |
| 1.3.2 粒子操控 |
| 1.3.3 成像 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 轨道角动量模式产生理论 |
| 2.1 光纤模式理论 |
| 2.2 传统长周期光纤光栅轨道角动量模式耦合理论 |
| 2.3 螺旋长周期光纤光栅轨道角动量模式耦合理论 |
| 2.4 轨道角动量模式检测原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 传统长周期光纤光栅轨道角动量模式产生及调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传统长周期光纤光栅制备及其光谱特性研究 |
| 3.2.1 少模光纤模式特性 |
| 3.2.2 光纤光栅制备 |
| 3.2.3 光栅光谱特性 |
| 3.2.4 光栅偏振特性 |
| 3.3 轨道角动量模式激发与调控 |
| 3.3.1 偏振对轨道角动量模式激发影响 |
| 3.3.2 温度对轨道角动量模式激发影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 螺旋长周期光纤光栅轨道角动量模式产生及调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 螺旋长周期光纤光栅制备及其光谱特性研究 |
| 4.2.1 光栅加工系统 |
| 4.2.2 光栅光谱特性 |
| 4.2.3 光栅偏振特性 |
| 4.3 轨道角动量模式激发及调控 |
| 4.3.1 轨道角动量模式激发特性 |
| 4.3.2 轨道角动量模式纯度特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（8）特种光纤光栅特性及在光纤激光技术中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光纤光栅概述 |
| 1.1.2 特种光纤光栅的发展方向 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 45 度倾斜光纤光栅研究进展 |
| 1.2.2 大角度倾斜光纤光栅研究进展 |
| 1.2.3 耐高温光纤光栅研究进展 |
| 1.3 研究意义及研究内容 |
| 第2章 光纤光栅耦合模理论 |
| 2.1 光纤光栅的基本耦合模理论 |
| 2.2 光纤布拉格光栅耦合模理论 |
| 2.3 倾斜光纤光栅耦合模理论 |
| 2.4 倾斜光纤光栅全矢量复耦合模理论 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 特种光纤光栅制作 |
| 3.1 光纤光栅制作系统 |
| 3.1.1 光纤载氢系统 |
| 3.1.2 光纤光栅刻写装置 |
| 3.1.3 退火处理 |
| 3.2 倾斜光纤光栅制作技术 |
| 3.2.1 45 度倾斜光纤光栅制作技术 |
| 3.2.2 大角度倾斜光纤光栅制作技术 |
| 3.3 双光束干涉扫描刻写技术 |
| 3.3.1 双光束干涉扫描刻写系统 |
| 3.3.2 特殊波段光纤光栅制作 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 45度倾斜光纤光栅在多波长光纤激光的应用研究 |
| 4.1 45 度倾斜光纤光栅的原理及特性 |
| 4.1.1 45 度倾斜光纤光栅的起偏原理 |
| 4.1.2 45 度倾斜光纤光栅偏振相关损耗 |
| 4.2 全光纤偏振干涉滤波器及多波长光纤激光器 |
| 4.2.1 基于45 度倾斜光纤光栅的全光纤偏振干涉滤波器 |
| 4.2.2 基于全光纤偏振干涉滤波器的多波长光纤激光器装置及原理 |
| 4.2.3 多波长光纤激光器测量结果 |
| 4.3 基于45 度倾斜光纤光栅的单偏振双波长锁模光纤激光器 |
| 4.3.1 双波长激光器原理及装置 |
| 4.3.2 激光器输出特性 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 大角度倾斜光纤光栅特性及在锁模光纤激光的应用研究 |
| 5.1 大角度度倾斜光纤光栅特性研究 |
| 5.1.1 光纤包层模式的有效折射率计算 |
| 5.1.2 大角度倾斜光纤光栅模式特性理论计算 |
| 5.1.3 大角度倾斜光纤光栅特性实验研究 |
| 5.2 大角度度倾斜光纤光栅在锁模光纤激光器中的应用研究 |
| 5.2.1 可饱和吸收体简述 |
| 5.2.2 基于大角度倾斜光纤光栅的可饱和吸收体 |
| 5.2.3 基于大角度倾斜光纤光栅可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 Ia型耐高温光纤光栅及在DBR激光的应用研究 |
| 6.1 Ia型耐高温光纤光栅 |
| 6.1.1 Ia型耐高温光纤光栅基本原理 |
| 6.1.2 Ia型耐高温光纤光栅制作 |
| 6.1.3 Ia型掺镱光纤光栅高温测试 |
| 6.2 基于耐高温光纤光栅的DBR光纤激光器研究 |
| 6.2.1 耐高温DBR光纤激光器研制 |
| 6.2.2 耐高温DBR光纤激光器高温测试 |
| 6.3 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 中英文对照表 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅发展概述 |
| 1.2 光纤光栅的应用 |
| 1.3 物理形变类长周期光纤光栅简介 |
| 1.3.1 物理形变类长周期光纤光栅的研究意义 |
| 1.3.2 手性长周期光纤光栅的研究进展 |
| 1.3.3 微锥型长周期光纤光栅的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作及创新点 |
| 第2章 物理形变类长周期光纤光栅理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤模式特性 |
| 2.2.1 纤芯基模和包层模的有效折射率及传输常数 |
| 2.2.2 纤芯基模和包层模的模场分布及归一化常量 |
| 2.3 长周期光纤光栅的耦合模方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单侧扭转法制作手性长周期光纤光栅及其应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单侧扭转法制作手性长周期光纤光栅 |
| 3.2.1 单侧扭转法的制作过程 |
| 3.2.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 3.3 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的扭转传感特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 轴错位双侧旋转法制作手性长周期光纤光栅及其应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴错位双侧旋转法制作手性长周期光纤光栅 |
| 4.2.1 轴错位双侧旋转法工作的原理及过程 |
| 4.2.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 4.3 手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控 |
| 4.3.1 手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控理论基础 |
| 4.3.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 微锥型长周期光纤光栅的制作及其应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微锥型长周期光纤光栅的制作方法 |
| 5.2.1 微锥型长周期光纤光栅的制作过程 |
| 5.2.2 基于单模光纤的微锥型长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 5.3 基于微锥型长周期光纤光栅的可调谐波长选择耦合器 |
| 5.3.1 微锥型长周期光纤光栅波长选择耦合器的理论基础 |
| 5.3.2 基于单模光纤的微锥型长周期光纤光栅的可调谐波长选择耦合器的实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的工作总结 |
| 6.2 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）手征光纤光栅轨道角动量产生技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 手征光纤光栅的研究进展 |
| 1.1.1 手征光纤光栅的发展 |
| 1.1.2 手征光纤光栅的分类 |
| 1.1.3 手征光纤光栅的应用 |
| 1.2 轨道角动量的研究进展 |
| 1.3 轨道角动量的产生技术 |
| 1.3.1 空间型产生技术 |
| 1.3.2 光纤型产生技术 |
| 1.4 轨道角动量的应用 |
| 1.4.1 光通信 |
| 1.4.2 粒子捕获与操控 |
| 1.4.3 光成像 |
| 1.5 轨道角动量的检测方法 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 手征光纤光栅模式理论 |
| 2.1 光纤模式理论 |
| 2.1.1 光纤矢量模式 |
| 2.1.2 光纤轨道角动量模式 |
| 2.2 光纤光栅耦合模理论 |
| 2.2.1 光纤耦合模理论 |
| 2.2.2 长周期光纤光栅模式耦合 |
| 2.3 手征光纤光栅轨道角动量理论 |
| 2.3.1 手征光纤光栅模式耦合 |
| 2.3.2 手征光纤光栅轨道角动量调制规律 |
| 第3章 光纤光栅制备技术及特性研究 |
| 3.1 光纤光栅制备技术简介 |
| 3.2 CO_2激光制备光纤光栅系统 |
| 3.3 细芯长周期光纤光栅光谱特性 |
| 3.3.1 透射谱 |
| 3.3.2 模场特性 |
| 3.3.3 偏振特性 |
| 3.4 细芯长周期光纤光栅传感特性 |
| 3.4.1 折射率响应特性 |
| 3.4.2 温度响应特性 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 手征光纤光栅制备技术及特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氢氧焰制备手征光纤光栅系统 |
| 4.3 手征光纤光栅光谱特性 |
| 4.3.1 透射谱 |
| 4.3.2 相位匹配曲线 |
| 4.3.3 偏振相关损耗 |
| 4.4 手征光纤光栅传感特性 |
| 4.4.1 扭曲响应特性 |
| 4.4.2 轴向应变响应特性 |
| 4.4.3 温度响应特性 |
| 4.4.4 折射率响应特性 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 手征光纤光栅轨道角动量产生及调控特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 轨道角动量测量系统 |
| 5.2.1 轨道角动量光束干涉特性仿真 |
| 5.2.2 轨道角动量测试装置 |
| 5.3 手征光纤光栅的模场特性和轨道角动量激发特性 |
| 5.4 手征光纤光栅轨道角动量的纯度特性 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 扭曲光子晶体光纤轨道角动量产生及调控特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 氢氧焰制备扭曲光子晶体光纤 |
| 6.3 扭曲PCF光谱特性 |
| 6.3.1 扭曲PCF透射谱 |
| 6.3.2 不同扭曲率的PCF透射谱 |
| 6.3.3 扭曲PCF的偏振特性 |
| 6.4 扭曲PCF的轨道角动量特性 |
| 6.4.1 扭曲PCF模型模场理论仿真 |
| 6.4.2 轨道角动量空间测试装置 |
| 6.4.3 扭曲PCF的模场特性和轨道角动量激发特性 |
| 6.5 扭曲PCF传感特性 |
| 6.5.1 扭曲响应特性 |
| 6.5.2 轴向应变特性 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 本论文的创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
四、Reduction of the Polarization-Dependent Loss of Long-Period Fiber Gratings by Thermal Heating（论文参考文献）
- [1]单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用[D]. 张一民. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]少模光纤长周期光栅模式耦合及其特性研究[D]. 赵馨艺. 上海大学, 2021
- [3]孔助少模光纤特性及应用研究[D]. 席涛. 桂林电子科技大学, 2020(02)
- [4]基于结构调制的长周期光纤光栅制备及传感特性研究[D]. 孙翠婷. 哈尔滨工程大学, 2020
- [5]新型微结构光纤的设计制备及其传感特性研究[D]. 戴彬. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]并联和螺旋光纤光栅制备技术及传感特性研究[D]. 李自亮. 深圳大学, 2019(09)
- [7]基于少模光纤光栅的轨道角动量模式产生及调控研究[D]. 张岩. 深圳大学, 2019(09)
- [8]特种光纤光栅特性及在光纤激光技术中的应用研究[D]. 王虎山. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [9]物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究[D]. 孔旭东. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [10]手征光纤光栅轨道角动量产生技术研究[D]. 付彩玲. 深圳大学, 2018(07)