毕设论文CO2激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试李敬毕业论文

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 试李 敬燕山大学里仁学院2014 年 6 月本科毕业设计（论文）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CO2 激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试燕山大学毕业设计(论文) 任务书学院：里仁学院 系级教学单位：电子工程系学号 101308061221 学生姓名 李敬 专业班级 10 级电子科学与技术题目名称 CO2 激光制备长周期光纤光栅及传感特性测试题目性质1.理工类：工程设计（） ；工程技术实验研究型（） ；理论研究型（） ；计算机软件型（） ；综合型（） 。2.文管类（） ；3.外语类（） ；4.艺术类（） 。题目类型 1.毕业设计（） 2.论文（）题目题目来源 科研课题（） 生产实际（）自选题目（） 主要内容在理论研究的基础上，利用 CO2 激光器，实现长周期光纤光栅的制备，并对其特性进行测试；对影响光栅特性的因素进行分析，例如扫描时间、激光功率、扫描次数、光栅周期等；对制备的光栅进行测试，观察其对温度、折射率、应力等的敏感特性。此种光栅具有纤芯不用掺杂，制备工艺相对简单，光栅性能稳定等特点。基本要求1.光纤光栅原理；2.掌握长周期光栅理论及制备方法；3.用 CO2 激光器实现长周期单模光栅的制备；4.制备出的长周期激光器进行传感性能测试；5.完成毕业设计论文的写作。参考资料1.饶云江，王义平，朱涛光栅光纤原理及应用 科学出版社 2006.82.李彬，裴丽，董小伟长周期光纤光栅的几种制作方法 2003.63.饶云江，朱涛，冉曾令高频 CO2 激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅在光通信中的应用 2004.74.严明CO 2 激光制作的长周期光纤光栅特性及应用研究上海交通大学论文.2008.065.王义平.新型长周期光纤光栅特性研究.重庆大学博士论文.2003.05周 次 14 周 58 周 912 周 1316 周 1718 周应完成的内容阅读资料掌握光纤光栅原理光栅刻写系统搭建，实现光栅刻写光栅性能测试结果分析整理资料撰写论文准备答辩指导教师：齐跃峰职称：教授 2014 年 1 月 7 日系级教学单位审批：2014 年 1 月 7 日摘 要I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；CO 2 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）IIAbstractLong 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 CO2 laser pulse write method, in which CO2 laser pulse writing method with the advantages of flexible and convenient to get everyones attention.CO2 laser pulse write method this paper researched and analyzed its gate mechanism, explore the CO2 laser 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;CO2 laser; testing long period fiber grating characteristic; the mode coupling theoryIII目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪 论 .11.1 长周期光纤光栅 .11.2 长周期光纤光栅的制备方法 .21.2.1 紫外曝光法 .21.2.2 CO2 激光脉冲法 .31.2.3 机械压力法 .31.3 长周期光纤光栅制备方法的研究现状 .41.4 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 .72.1 引 言 .72.2 CO2 激光成栅机理 .72.2.1 残余应力的释放 .82.2.2 密度的变化 .82.2.3 掺杂剂热扩散 .92.2.4 熔融变形 .102.3 氢载对 CO2 激光写入法的影响 .112.4 本章小结 .12第 3 章 长周期光纤光栅的耦合模理论 .143.1 自耦合和交叉耦合率 .143.2 谐振波长和带宽 .173.3 本章小结 .18第 4 章 CO2 激光制备长周期光纤光栅实验 .204.1 CO2 激光制备长周期光纤光栅 .204.2 CO2 激光制作长周期光纤光栅的实验装置 .20IV4.3 影响长周期光纤光栅特性因素的分析 .234.3.1 打标速度对刻栅的影响 .234.3.2 扫描次数对刻栅的影响 .254.