新型光敏光纖與耐高溫布喇格光柵研究.pdf

1、基于光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating——FBG)的溫度傳感器由于具有波長編碼測(cè)量、抗電磁輻射、輕巧、靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。然而，基于FBG的溫度傳感器一般只能適用于較低溫度范圍的測(cè)量。這主要是由FBG較差的耐高溫性能所決定的。眾所周知FBG并不是一個(gè)永久性的結(jié)構(gòu)，當(dāng)長時(shí)間工作在高溫環(huán)境下時(shí)FBG會(huì)消失或被“洗掉”。因此為了能夠?qū)BG用于更高溫度范圍的傳感應(yīng)用，必須制作出具有更強(qiáng)耐高溫性能的FBG

2、。
　　 本論文所涉及的研究工作的目標(biāo)在于研制出新型的光敏性光纖并能夠采用紫外曝光相位掩模法在這些光纖中寫入具有強(qiáng)耐高溫性能的FBG。采用優(yōu)化的化學(xué)氣相沉積法分別將銻(Sb)、銦(In)、鉍(Bi)摻入鍺硅光纖中并制作出了高光敏光纖。在波長為248nm的紫外準(zhǔn)分子激光的照射下，這些光敏光纖的內(nèi)部形成了強(qiáng)光纖光柵。退火實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)寫入上述幾種光纖中的FBG在800℃或是900℃下退火24小時(shí)后，仍可在反射光譜中觀測(cè)到這些光柵的反射

3、率，顯示出了超強(qiáng)的耐高溫性能，有著潛在的工業(yè)傳感應(yīng)用前景。
　　 在對(duì)各種光纖的光敏性和寫入其中的FBG在高溫下的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)光纖的光敏性和FBG的衰退機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，并提出了一種新的理論模型——陽離子跳躍模型，解釋了所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一模型認(rèn)為鍺硅光纖中的空位對(duì)于獲得高光敏光纖具有重要的作用，而在紫外曝光過程中陽離子跳離原來位置的行為是造成光纖折射率變化的主要原因。
　　 在結(jié)合陽離子跳躍模型和所謂