基于彎曲聲波調制的新型光纖聲光可調濾波器研究.pdf

1、與傳統光纖器件相比，光纖聲光器件具有插入損耗小、偏振相關性低和電調諧性好等特點，在光纖通信和光纖傳感領域有著廣闊的應用前景，越來越受到廣大研究人員的關注。隨著光纖聲光器件不斷發(fā)展，更好的濾波特性和調諧特性將成為光纖聲光濾波器件的重要研究方向。本文從光纖聲光效應出發(fā)，介紹了光纖聲光效應的基本原理和光纖聲光器件研究進展;基于光纖的耦合模理論對聲致光纖光柵的模式耦合特性進行了分析;實驗上分別實現了寬帶調諧的光纖聲光帶阻濾波器和帶通濾波器，并對

2、它們的光譜特性、耦合機理及調諧特性進行了分析。主要研究內容包括：
　　 ⑴在設計并建立基于彎曲聲波調制的聲致光纖光柵實驗系統平臺的基礎上，對聲致光纖光柵的諧振波長在不同波長區(qū)域表現出的不同頻率響應特性進行了理論和實驗研究。根據超聲變幅桿原理和彈性介質中的振動理論，設計并實現了用于彎曲模式聲波激勵的超聲換能器結構。并通過對超聲變幅桿形狀、尺寸等對換能效率的理論分析，設計了空心的鋁制錐型超聲變幅桿以提高聲波放大效率，從而建立了基于彎

3、曲聲波調制的光纖聲光可調濾波系統實驗平臺。在實驗中發(fā)現聲致光纖光柵在低頻和高頻聲波頻率范圍內諧振波長具有不同的頻率響應趨勢，并且通過對聲致光纖光柵相位匹配曲線的理論計算對此現象進行了解釋。
　　 ⑵實現了基于彎曲聲波調制普通單模光纖的寬帶光纖聲光可調濾波系統。從聲阻抗匹配的角度出發(fā)，通過合理選擇背襯材料和粘合膠體，實現了對超聲換能器的進一步優(yōu)化，并利用優(yōu)化的換能器實現了高效率的可調帶阻濾波器。基于光纖中聲光相互作用理論，利用氫氟

4、酸腐蝕光纖包層的方法實現了調諧范圍達到264nm的聲光可調諧濾波器。同時基于光纖光柵的耦合模理論建立了分析聲光可調諧濾波特性的理論模型，并理論模擬了其透射諧振波長的頻率響應，理論計算結果和實驗結果基本符合。
　　 ⑶將光纖錯位熔接技術與光纖聲光效應相結合，實現了光纖聲光可調帶通濾波器，并對其諧振波長的頻率和電壓調諧特性進行了研究。利用小錯位量的光纖熔接結構實現了聲光可調帶阻濾波器，并對實驗觀察到透射光譜中的微弱干涉現象進行了簡單