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自从第一根长周期光纤光栅(简称LPFG)问世以来,就被当做光纤滤波器、增益平坦器、起偏器及传感探头广泛应用于光纤通信与传感领域。至今,许多种制作LPFG的方法被发明出来,包括紫外曝光法、高频CO2激光写制法、飞秒激光写制法等等。不同的写制方法制作出来的LPFG具有各自不同的特性。波状LPFG(简称CLPFG),因为其直径大小沿轴向周期性改变,当对其施加轴向拉力时,由于弹光效应,会产生周期性的折射率调制,通过改变对光栅施加的轴向拉力与扭转率,可调节谐振峰的大小与谐振波长的位置。这样就形成了工作波长和损耗可调的带阻滤波器,其同样可用于轴向拉力与扭转率的传感测量。为了在光纤的表面制作出波状结构,一般采用先在光纤表面制作周期性涂覆结构,后对未覆盖部分进行腐蚀的方法。目前,周期性涂覆结构的制作主要有周期性镀膜法、光刻法、压印法,这三种方法都存在设备昂贵、加工过程复杂,设计不灵活的缺点。另外还有一种方法是在腐蚀后的光纤表面进行厚光刻,但其同样需要光刻过程,而且光刻胶的厚度过大(5mm),不利于应用。针对以上问题,我们提出使用高频CO2激光在光纤的表面进行周期性的涂覆层烧蚀的方法制作周期性涂覆结构,而对光纤不产生损伤,然后对加工后的光纤使用HF溶液进行腐蚀成功制作出波状LPFG,由于制作的波状LPFG具有非对称性,当其受到轴向拉力时会产生周期性微弯,这样大大增强了折射率调制。成功将这种方法应用到制作非均匀波状LPFG中,并对这种方法制作的波状LPFG进行了性质研究与应用,取得了一些创新性研究成果。本文主要研究内容及成果有: 1.在实验上实现使用高频CO2激光对没有剥除涂覆层的光纤进行周期性的涂覆层烧蚀,然后将处理后的光纤浸没在HF酸溶液中,被烧掉涂覆层的部分在HF酸中腐蚀程度较深,在光纤表面形成沿轴向的周期性直径波状分布来制作非对称波状LPFG。这种方法制作波状LPFG简单快捷,设计灵活,成本低,折射率调制效率高。 2.利用高频CO2激光加工的灵活性,在光纤的涂覆层上烧蚀非均匀周期性结构,并使用湿腐蚀法(HF酸溶液)制作非均匀波状LPFG,在实验中制作了相移波状LPFG与线性阶跃啁啾波状LPFG。这大大加强了设计波状LPFG的灵活性,拓展了研究空间与应用范围。 3.利用波状LPFG损耗可调与FLRDS系统损耗敏感的特性,将高频CO2激光辅助湿腐蚀法制作的波状LPFG与FLRDS系统相结合,进行了轴向拉力的高灵敏度传感实验研究,对传感的机理进行了理论分析。同时提出使用Labview编程技术简化数据处理过程及使用Labview技术实现对该传感系统实时解调的方案。