基于腔衰荡光谱技术的光纤Bragg光栅反射率测量

论文摘要

光纤Bragg光栅（缩写FBG）是在1978年由加拿大的K.Hill等人首次发明的,它是一种全光纤器件,经常用于过滤器和激光反射器,在光纤通信技术、光纤温度传感器、红外线遥感技术、光纤激光器的应用、微波通信技术、生物光学技术及光信息及其处理等领域具有广泛应用。本文提出一种基于腔衰荡光谱技术（CRDS）测量FBG反射率方法,并就相关关键问题作详细研究,主要研究内容如下:1、利用耦合模理论探讨FBG的反射特性,讨论光栅长度L、耦合系数k对其反射特性的影响。研究结果表明:随光栅长度L的增加FBG的反射率逐渐变大,随着光栅长度L的增加FBG的反射带宽却逐渐变窄,随着耦合系数k的增加峰值反射率rmax也变得越来越大。2、提出一种研究FBG对不同线型光信号入射响应的线性系统分析方法,建立相应的系统分析模型。理论研究FBG对高斯线型光信号入射响应,实验研究FBG对准洛伦兹线型与高斯线型光信号入射的响应。高斯线型光信号源为InP/InGaAsP多量子阱半导体的自发辐射光,准洛伦兹线型光信号源为掺铒光纤的自发辐射光。研究结果表明:FBG对入射光信号的影响发生在FBG Bragg波长附近3 dB带宽范围内,只与FBG的透射函数有关,而与入射信号波形无关,同时验证了FBG的带阻滤波效应,表明FBG Bragg波长及其带宽范围内的所有光波被FBG反射回去,其它波长光波顺利通过FBG。3、提出并论证一种基于FBG-FP CRDS的高反射率FBG测量方法,给出其工作原理,导出腔衰荡（CRD）时间与FBG反射率之间的函数关系,并进行数值仿真,理论研究结果表明:FBG-FP腔的输出特性可分为建立、稳定和衰荡三个阶段。FBG反射率测量测量分三个步骤:1)确定模式（由波长表征）;2)测量某一模式下的CRD时间,根据CRD时间与FBG的反射率间的关系式,计算出FBG的反射率;3)重复1)、2)两步,测量FBG在其它模式（波长）下的反射率,利用拟合方法,得到FBG的反射特性曲线。实验研究结果表明:FBG的反射率是波长的函数,在1550.09 nm处的反射率为99.37%。当然,该方法也同样适用于测量FBG低反射率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 光纤光栅结构与制作方法
•   1.2 国内外腔衰荡光谱技术研究现状
•   1.3 本文研究内容
• 第2章 光纤Bragg光栅的理论基础
•   2.1 FBG的耦合模理论
•   2.2 数值计算结果及传输特性分析
•   2.3 有源光栅的反射特性
•   2.4 应用耦合模理论分析结果
• 第3章 光纤Bragg光栅对不同光波入射的响应
•   3.1 FBG的线性系统理论模型
•   3.2 FBG的响应函数
•   3.3 FBG对高斯线型光信号入射的响应
•   3.4 实验
•   3.5 结果与讨论
•   3.6 本章小结
• 第4章 光纤Bragg光栅反射率测量
•   4.1 腔衰荡光谱技术理论基础
•   4.2 实验
•   4.3 结果与讨论
•   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
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 雷玮

导师: 陈海燕,刘玉县

关键词: 反射率测量,腔衰荡光谱,响应

来源: 长江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 长江大学

分类号: TN253

总页数: 50

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