基于磁流體的長周期光纖光柵磁光可調(diào)諧光濾波器.pdf

1、長周期光纖光柵可調(diào)諧濾波器是一種能夠適應(yīng)智能化光網(wǎng)絡(luò)需要的重要光濾波器，由于其具有對環(huán)境折射率變化敏感的特性，在長周期光纖光柵包層外包覆磁光折射率可調(diào)光學(xué)材料，可以制作成磁光可調(diào)諧光濾波器。磁流體的折射率隨外加磁場變化而可調(diào)，因此成為了一種用于可調(diào)諧器件的新型光學(xué)材料。本文利用磁流體的折射率磁光可調(diào)性，提出并分析了基于磁流體的長周期光纖光柵磁光可調(diào)諧光濾波器。 長周期光纖光柵的折射率調(diào)諧理論是設(shè)計和制作長周期光纖光柵可調(diào)諧濾波器

2、的基礎(chǔ)。以耦合模理論為基礎(chǔ)，闡述了長周期光纖光柵的基模和包層模的矢量場的分布，模式間的耦合以及耦合模方程，并對不同環(huán)境折射率下，長周期光纖光柵的頻譜特性進行了數(shù)值模擬，研究了諧振波長與環(huán)境折射率的關(guān)系，并分析了提高長周期光纖光柵調(diào)諧范圍的途徑。 磁流體折射率的磁光可調(diào)性直接決定了基于磁流體的長周期光纖光柵磁光可調(diào)諧光濾波器的調(diào)諧范圍，而了解磁流體折射率的磁光可調(diào)性，需要測量磁流體折射率隨外加磁場變化而變化的情況。利用高效率、高精

3、度的“光纖端面后向反射法”測量了不同強度的外加磁場下磁流體的折射率，研究了磁流體折射率的磁光可調(diào)性。 在詳細分析長周期光纖光柵的折射率調(diào)諧理論和深入研究了磁流體折射率具有磁光可調(diào)性的基礎(chǔ)上，提出了基于磁流體的長周期光纖光柵磁光可調(diào)諧光濾波器。開展實驗研究了這種磁光可調(diào)諧光濾波器的頻譜特性和調(diào)諧范圍，并且將實驗結(jié)果與由耦合模理論數(shù)值模擬出的理論結(jié)果相比較，證明了實驗結(jié)果的可靠性。同時測量了這種磁光可調(diào)諧濾波器可以達到的消光比，分析

4、了提高該磁光可調(diào)諧光濾波器性能的方法。 本文的實驗中，所使用是密度為1.2 g/mL的水基Fe3O4磁流體，外加磁場強度的調(diào)節(jié)范圍是0 Oe至1661 Oe，隨著外加磁場強度的增大，磁流體的折射率由1.4471減小至1.4246，最大變化量為0.025。在該磁流體折射率的磁光可調(diào)特性基礎(chǔ)上，制作的長周期光纖光柵磁光可調(diào)諧光濾波器，最大調(diào)諧范圍是7.4 nm，消光比為3.28 dB。通過采用折射率與長周期光纖光柵包層折射率更加接近