电光晶体材料包层光纤Bragg光栅及其传感应用的研究

题名	电光晶体材料包层光纤Bragg光栅及其传感应用的研究
作者	樊航
导师	刘延君
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	光纤Bragg光栅色散光纤传感器单轴晶体电光效应
摘要	本文提出了一种包层为电光晶体材料LiTaO3的新型光纤Bragg光栅,结合电光效应、耦合模理论和同时测量原理等理论,分析了纤芯半径和外加电场对光栅特性的影响并应用该类型光栅设计了一种新型传感器。主要研究内容如下:1、研究了芯径半径大小和电场强度对基模能量分布、布拉格波长?B、反射率?、群时延?、二阶色散D和三阶色散?3的影响。研究结果表明:(1)半径恒定条件下,随着电场强度的不断增加,基模能量最大值也增加,有效模场面积和光栅布拉格波长不断减小,反射谱、群时延和二阶色散曲线都向短波长方向移动,期间伴随着反射谱宽度、最大值和最小值的改变,并且布拉格波长处的时延最大,二阶色散最小。(2)入射波长恒定条件下,当半径增加时,反射谱、群时延和二阶色散曲线移向高电场,当电场强度增加时,与反射谱、群时延和二阶色散曲线对应的半径也增大。(3)电场一定时,随着半径a的逐渐增大时延最大值向长波长移动,即发生红移,并且半径对时延的影响程度与电场强度的大小有关。(4)当波长?=1550nm,半径为900nm,电场强度为53×107 v/m时,三阶色散?3取得最大值。?3从最小值到最大值的过程中,电场强度改变了1×106v/m,而半径只改变了0.1nm,该结果说明三阶色散对电场不是很敏感,但是其对半径极为敏感。2、设计了一种包层为单轴电光晶体LiTaO3的新型光纤Bragg光栅传感器。单个光纤Bragg光栅的一半包层被施加电场,另一半保持不变,应用耦合模理论、电光效应原理和双波长法研究了有外加电场时的传感性能。研究结果表明没有电场的一半光栅的温度灵敏度为14.31 pm/℃,与之对应的布拉格波长漂移只与温度或者应变有关;所加电场强度在0-400×107v/m之间时,有电场的一半光栅的温度灵敏度变化范围为14.12-14.31 pm/℃,与之对应的布拉格波长漂移不仅与温度或者应变有关,还受到电场强度的影响。因此,应用该传感器可分辨出温度、电场强度所引起的布拉格波长漂移,从而实现了温度-电场的同时测量。该成果在高电压领域具有潜在的应用价值。
页数	47
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TN253;TP212
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92715
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	樊航. 电光晶体材料包层光纤Bragg光栅及其传感应用的研究[D],2017.