磁光光纤Bragg光栅磁场传感特性的研究.pdf

摘要摘要光纤光栅(FiberGrating)作为光子研究领域的一种新兴技术,极大地拓宽了光纤技术的应用范围。目前,以布拉格光纤光栅(FBG—Fiber Bragg Grating)为传感器件的传感器已成为研发主流。本文以磁光光纤Bragg光栅为研究对象,对其光谱特性及其在传感方面的应用进行了研究,对磁光光纤Bragg光栅在光信息处理方面的其它应用作出了展望。本文的工作如下: ,推导了磁光光纤Bragg光栅的耦合模方程,该方程可用于研究磁光光纤Bragg光栅的传输特性。通过建立的仿真模型进行研究,结果表明在线偏光输入时,在外加磁场作用下,由于法拉第磁光效应产生了模式转换光,其透射谱中带隙会随磁场的增加而分裂,出现两条尖锐的谱线,谱线的波长间隔随外加磁场的增加而增加。以此为基础设计了基于磁光光纤Bragg光栅的磁场传感器。 ,如Bragg波长和材料的磁光系数等对传感器的灵敏度、动态范围的影响。发现增加Bragg波长不但可以提高传感器灵敏度,而且可以增加传感器动态范围;选择磁光系数高的材料制作磁光纤光栅传感器可以提高传感器的灵敏度,但是却会减小传感器的动态范围。当外界温度的变化,只会使尖锐谱线在光谱上发生平移,其光谱的相对位置并不会发生改变,所以这种磁场传感器具有温度不敏感性。为了提高传感器的动态范围,还研究了圆偏振光输入情况下的光谱情况,发现利用左旋和右旋圆偏振光的反射谱同样可以进行磁场传感。只是圆偏振光反射谱线的精细度没有线偏光输入时的尖锐谱线高,但是利用圆偏振光进行传感没有动态范围的限制。 (PDL)检测方法。包括光栅参数如光栅长度、折射率调制深度对PDL的影响,不同光栅长度下能测量磁场的动态范围,分析了波长漂移测量方法和偏振相关损耗测量方法的测量灵敏度和实用性以及偏振相关损耗方法对温度的敏感性。 ,在光信息处理的其它领域也可以有应用。对磁光光纤光栅在光开关、光存储器、梳状滤波器、光时钟提取等方面的应用作了展望。关键词:磁光光纤Bragg光栅,法拉第效应,磁场传感,偏振相关损耗 Abstract ABSTRACT As anew technology ofphoton field,thesensing technology based OilfiberBragg grating hasbeenwidely ,sensor systems builtwith FBG as sensing apparatus have e adominating direction inthese paper thespectral properties and thesensing applications o—optical fiber Bragg grating(MFBG)was applications o-optical FiberBrag Gratings inoptical information processing were work is listed inthefollowing: coupled-mode ions o—optical fiberBragg grating(MFBG) were deduced based on coupled mode theory o—opticstheory,and these obtained functiOIlS can be used toanalyze the transport characteristics in the o—optical fiberBragg grating(MFBG).The simulationmodel Can beused to studyspectral characteristics o—optical fiberBragg tothe o-optical effect,y-polarized light willbeproduced when x—polarized lightinput o—optical fiberBragg grating(MFBG)that isexposed to ic SSLs(sharp spectrallines)in thetransmissionspectrum of y-polarizedlight aredirectly proporti