题目：相移光纤光栅技术及应用研究

相移光纤光栅（PSFBG）具有独特的窄带特性，在光纤激光、光纤传感和光纤通信等领域都有着重要的应用价值。论文遵循理论研究、方案设计、数学建模、仿真研究及实验验证的研究思路，依据光纤光学、激光原理、光波导理论、偏振光学等理论基础，对PSFBG的优化设计、制作技术，及它在光纤激光器和梳状滤波器中的应用展开了全面深入的理论和实验研究。论文主要开展以下研究：一、相移光纤光栅的理论分析。基于光纤光栅的耦合模理论建立了PSFBG的透射谱解析表达式，定量分析研究了PSFBG在不同相移量、不同位置、不同曝光强度、不同切趾函数时的传输光谱特性，为后续PSFBG的优化设计、制作及其在光纤激光器和梳状滤波器中的应用奠定了理论基础。二、相移光纤光栅的制作技术研究。基于氩离子激光扫描光纤光栅的技术，提出并实现了一种采用抖动相位掩模板的PSFBG制作技术，阐述了它的基本原理和制作方法。实验研究结果表明，采用该技术可以制作任意大小的相移，克服了采用抖动光纤制作PSFBG时机械振动对制作的影响，提高了光栅写入的稳定性和可靠性，研制出了超窄带的PSFBG。同时也提出并实现了一种基于电弧放电的PSFBG制作方法，阐明了它的制作原理和制作工艺，明确了放电参数对PSFBG特征参数的影响，该方法制作简单、便捷、灵活。三、基于相移光纤光栅的环形腔光纤激光器。利用研制的超窄带PSFBG，提出并实现了一种环形腔单纵模超窄线宽掺铒光纤激光器的设计方案，采用PSFBG、中心波长与之相匹配的高边模抑制比的切趾光纤光栅和高消光比的保偏环形器作为模式选择器件，并对其各项指标进行了详细测试，利用延迟自外差法测试其线宽，并采用Voigt函数进行拟合，提出其Lorentz线宽为小于580 Hz的单纵模激光输出，分析了影响激光器输出稳定性的因素。四、DFB光纤激光器研究。建立了相移DFB光纤激光器的理论模型，模拟仿真分析了在光纤不同位置空间光强的分布情况，以及激光器腔内损耗对激射性能的影响，为DFB光纤激光器的设计提供了理论依据；采用抖动相位掩模板技术在低掺杂的掺铒光纤上制作出DFB光纤激光器，获得了单纵模窄线宽的激光输出，研究了影响DFB光纤激光器性能的因素，并提出了相应的改进措施，并对激光器的基本性能参数进行了分析和测试，其中包括泵浦阈值功率、斜率效率、线宽和温度特性等。五、基于多相移光纤光栅的梳状滤波技术研究。提出了一种基于多相移光纤光栅的光纤梳状滤波技术，利用传输矩阵法理论分析了其透射光谱特性，验证了设计的准确性，并采用抖动相位掩模板法在光纤光栅上形成多个π相移的方法制作出该滤波器，其具有超窄带、信道间隔相同和峰值透射率相同的特点。在此基础上，提出了一种新颖的基于级联偏振交互的MZI和相位调制的高双折射光纤Sagnac环的高速可调谐梳状滤波器的设计方案，详细分析推导出了该梳状滤波器透射光谱的传输函数，并对其滤波特性进行了理论分析和数值计算，证明了该梳状滤波器的偏振无关特性、高速可调谐性和可调幅度特性，分析了温度变化对梳状滤波器输出光谱的影响。