基于彎曲聲波調(diào)制的新型光纖聲光可調(diào)濾波器研究.pdf

1、與傳統(tǒng)光纖器件相比，光纖聲光器件具有插入損耗小、偏振相關(guān)性低和電調(diào)諧性好等特點，在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，越來越受到廣大研究人員的關(guān)注。隨著光纖聲光器件不斷發(fā)展，更好的濾波特性和調(diào)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(yīng)出發(fā)，介紹了光纖聲光效應(yīng)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(xiàn)了寬帶調(diào)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(diào)諧特性進行了分析。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴在設(shè)計并建立基于彎曲聲波調(diào)制的聲致光纖光柵實驗系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，對聲致光纖光柵的諧振波長在不同波長區(qū)域表現(xiàn)出的不同頻率響應(yīng)特性進行了理論和實驗研究。根據(jù)超聲變幅桿原理和彈性介質(zhì)中的振動理論，設(shè)計并實現(xiàn)了用于彎曲模式聲波激勵的超聲換能器結(jié)構(gòu)。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(shè)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(diào)制的光纖聲光可調(diào)濾波系統(tǒng)實驗平臺。在實驗中發(fā)現(xiàn)聲致光纖光柵在低頻和高頻聲波頻率范圍內(nèi)諧振波長具有不同的頻率響應(yīng)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(xiàn)象進行了解釋。
　　 ⑵實現(xiàn)了基于彎曲聲波調(diào)制普通單模光纖的寬帶光纖聲光可調(diào)濾波系統(tǒng)。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(xiàn)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(xiàn)了高效率的可調(diào)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(xiàn)了調(diào)諧范圍達到264nm的聲光可調(diào)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(diào)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(yīng)，理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果基本符合。
　　 ⑶將光纖錯位熔接技術(shù)與光纖聲光效應(yīng)相結(jié)合，實現(xiàn)了光纖聲光可調(diào)帶通濾波器，并對其諧振波長的頻率和電壓調(diào)諧特性進行了研究。利用小錯位量的光纖熔接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了聲光可調(diào)帶阻濾波器，并對實驗觀察到透射光譜中的微弱干涉現(xiàn)象進行了簡單