1. 研究目的与意义
背景：光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的技术之一，与传统传感器相比，它具有频带宽，抗电磁干扰，灵敏度高，体积小，可绕性好，传感组件与电子设备可以隔离较远与能与光纤传输线路相兼容等优点。一般来说，单通道光纤传感影响因素较多，且不易排除，而利用光干涉的原理进行测量可以克服这一弱点。现在逐渐发展起来的应用光纤干涉技术的有马赫-曾德尔光纤干涉仪等。光纤干涉仪是一种主要用于检测应用的光纤传感系统，其测量精度比普通光纤传感器的测量精度更高，其用途广泛，不仅有传统干涉仪的功能，还可用于测量温度变化、应力变化、折射率变化、微振动和微移位等。随着光波分复用技术的成熟，光纤中的信道数目越来越多，必须采取新的技术来灵活地实现光信号的路由与交换。波长选择光开关是实现，这一目标的一种新型基础器件，而波长调谐是其关键技术。因此，开展波长调谐器件与技术的研究具有很大的现实意义。光纤m-z干涉仪能够将纤芯导模某些特定波长的光耦合到同向传输的包层模式中，具有带阻作用，可实现波长选择功能。该谐振波长对环境折射率的变化比较敏感，在传感臂外包层包覆折射率可调的光学材料，可以实现调谐功能。液晶是一种折射率可调的光学材料，其折射率会随外界温度和外加电场变化。
目的：为了研究液晶折射率随外界温度与外加电场的变化情况，需要对液晶折射率进行精密测量。首先利用光纤端面后向反射法测量了液晶的折射率，获得液晶折射率随温度与外加电场变化的详细数据。详细分析光纤m-z干涉仪的相关理论和调谐特性， 搭建实验平台，通过改变温度和电场，实验研究了基于液晶的光纤m-z干涉仪光栅的频谱特性和调谐特性。
意义：将光纤m-z干涉仪与液晶结合起来，通过理论分析、实验验证与仿真计算等研究手段，研究了基于液晶的光纤m-z干涉仪的调谐特性。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：研究液晶折射率随外界温度与外加电场的变化情况，利用液晶材料的折射率可调性，设计、实现以液晶作为光纤M-Z干涉仪包覆层的调谐结构。基于液晶的光纤M-Z干涉仪的调谐特性取决于可调的液晶折射率。利用光纤端面后向反射法测量了液晶的折射率，获得液晶折射率随温度与外加电场变化的详细数据。研究基于液晶的光纤M-Z干涉仪光栅的频谱特性和调谐特性。
预期目标：将光纤M-Z干涉仪与液晶结合起来， 通过理论分析、实验验证与仿真计算等研究手段，探究基于液晶的光纤M-Z干涉仪的调谐特性。
3. 研究的方法与步骤
利用光纤端面后向反射法测量了液晶的折射率，分析液晶的基本性质及其分类。分析光纤m-z干涉仪的耦合理论及其对环境折射率变化的响应。将液晶与光纤m-z干涉仪相结合，通过搭建实验平台，在不同温度和外加电场的情况下，研究光纤m-z干涉仪的调谐特性，并进行仿真计算。利用光纤端面后向反射法测量液晶的折射率，获得液晶折射率随温度与外加电场变化的详细数据。
1.将m-z干涉仪的一臂剥去0.1m长的光纤包覆层，用液晶将其包覆，通过电场和温度控制液晶的折射率，来改变干涉仪出来的图像。
2.将m-z干涉仪进行部分拉锥处理，然后剥去0.1m长的包覆层在锥区加上液晶，通过电场和温度控制液晶的折射率，来改变干涉仪出来的图像。
4. 参考文献
【1】刘增基等.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社，2001
【2】光纤通信技术，董天临编著
【3】光纤光学，清华大学出版社，廖延彪著
5. 计划与进度安排
1、第一周至第三周：查阅相关资料，写出开题报告
2、第四周至第六周从事英文翻译同时深入理解参考文献内容
3、第五周至第七周设计光纤m-z干涉仪实验、研究液晶折射率与调谐特性之间关系
