波长调制式双参数全光纤传感技术的研究

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1、堕玺鎏三些奎兰三兰璧老耋堡丝圣摘要光纤光栅是近年来发展最为迅速的光纤无源器件之一。由于它具有许多独特的优点，因而在光纤通信、光纤传感等领域都有广阔的应用前景。随着光纤光栅制造技术的不断完善，应用成果的日益增加，使得光纤光栅已成为目前最具有发展前途，最具代表性的光纤无源器件之一。光纤光栅的出现，使许多复杂的全光通信和光纤传感网络成为可能，极大地拓宽了光纤技术的应用范围。本文首先综述了光纤光栅的发展历程和在传感领域的应用，概述了光纤光栅的分类，并对各类光纤光栅的主要性能和应用做了阐述。通过耦合模理论和传输矩阵法研究了光纤光栅中光波的传输规律，并对光纤Bragg光栅的光谱特性进

2、行了数值仿真，定量分析了光纤Bragg光栅的光谱特性。对几种典型的光纤光栅折射率分布进行了研究，分析了它们的光谱特性和应用。对光纤Bragg光栅的应变、温度传感模型和传感特性进行了深入的理论分析。设计了将光纤Bragg光栅与等强度悬臂梁相结合的调谐装置，对光纤光栅的温度应变同时测量技术进行了研究，提出了基于等强度梁的单光纤双光栅测量结构。对光纤Bragg光栅的温度和应变特性进行了实验研究，实验结果表明Bragg波长随温度或应变的变化呈现了良好的线性关系，验证了理论分析的结果。对基于等强度梁的单光纤双光栅测量结构进行了实验研究，通过分别测量两个光栅的波长位移实现了对应变和温

3、度的同时测量，证明了该方法的可行性。最后，对光纤光栅应变、温度传感灵敏度进行了误差分析，理论计算了光栅中心波长变化对传感灵敏度系数的影响；详细推导了光纤Bragg光栅(FBG)双参数测量系统中应变和温度的误差公式，并分析了波长测量不精确和矩阵元误差所带来的应力和温度的测量误差。关键词光纤Bragg光栅；等强度梁：单光纤双光栅结构：双参数测量AbstractFibergratingisoneoffiberpassivedevicesthatdevelopedmostrapidlyinrecentyears．Becauseithasmanyuniquevirtues，itha

4、swideapplicationprospectsinfibercommunications、fibersensingetcfields．Alongwithconstantimprovementoffibergratingmanufacturetechnique，increasingapplicationproduction，fibergratingalreadybecomesoneofthemostdevelopmental，themostrepresentativefiberpassivedevices．Owingtoappearanceoffibergrating，

5、manycomplexall-opticalcommunicationsandfibersensingnetworksbecomepossible，andapplicationrangeoffibertechniqueislargeopenedup．Thepaperfirstsumsupthedevelopcourseoffibergratingandtheapplicationinsensingfield，thensummarizesthesortoffibergrating，andelucidatestheprimarycapabilityandapplication

6、ofallsortsoffibergratings．Throughcoupling—modetheoryandtransfermatrixapproach，thetransferruleoflight·waveinfibergratingisresearched，andnumericalvaluesimulationtospectrumcharacteristicoffiberBragggratingispresentedwhichquantitativelyanalysesthespectrumpropertyoffiberBragggrating．Afewsortso

7、ftypicalfibergratingrefractiveindexdistributionareresearched，andtheirspectrumpropertyandapplicationsareanalyzed．Thestrain、temperaturesensingmodelandsensingpropertyoffiberBragggratingaredeeplyanalyzedintheory．onthebasisofthedesignoftuningdevicewhichcombinesfiberBragg