基于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究

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1、工学硕士学位论文基于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究张绍鹏哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：O437.2工学硕士学位论文基于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究硕士研究生：张绍鹏导师：张洪英申请学位级别：工学硕士学科、专业：光学工程所在单位：应用科学学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：O437.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringInvestigationofSensingBasedontheBrillouinDynamicGratingi

2、naPolarizationMaintainingPhotonicCrystalFiberCandidate：ZhangShaopengSupervisor：ZhangHongyingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：OpticsEngineeringDateofOralExamination：March,2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕：ｉ：学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《基

3、于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻。已读硕±学位期间独立进巧研究工作所取得的成果据本人所知，论文中陈注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研巧成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体。本声明的法律结果将完全由，均已在文中明确方式注明本人承担。作者签名；日期：年＾月日哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕ｉ学位论文。本论文的研巧成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得ｔＵ

4、其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意。学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□。，在年解密后适用授权书不保密囚。（请在Ｗ上相应方框内巧Ｖ）作者签名：共每燃日期年月如曰导师签名；日期；年＾月＾反日哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于保偏光子晶体光纤中布里渊动态光栅的传感研究摘要分布式布里渊光纤传感器从产生至今虽才有短短20年，但这种技术目前已被广泛应

5、用于大型建筑的应变和温度监测。传统分布式布里渊传感装置操作复杂，测量精度低；另一方面，基于传统光纤布拉格光栅的传感器只能实现准分布式测量，并且光栅一经刻蚀，参数难调。因此寻求一种高精度、高空间分辨率并可实现双参量同时测量的传感器很有必要。本论文提出了一种同时测量温度和应变的分布式布里渊光纤传感器，它利用在单根保偏光子晶体光纤中产生的布里渊动态光栅和受激布里渊散射同时进行温度和应变监测。首先，本文基于现有的理论模型，对布里渊动态光栅的耦合波方程在时间和空间上进行离散化得到瞬态数值解，构建易于编程计算的表达式；利用Fortran软件模拟光栅反射谱特性以及泵浦抽空对布里渊动

6、态光栅的影响，得到了激发光栅的最佳泵浦功率；结合Comsol软件仿真保偏光子晶体光纤模场分布并计算了光纤双折射，为之后的实验奠定理论基础。其次，搭建了布里渊光时域分析系统，测得此光纤的布里渊频移及其温度和应变系数；进而搭建了布里渊动态光栅产生和读取的实验装置，实现了布里渊动态光栅的激发和探测，得到了光纤的双折射频移及其温度和应变系数。实验结果表明，此光纤的双折射频移在40~10C范围内与温度成分段线性关系，并结合布里渊光时域分析技术实现了分布式的温度和应变双参量同时测量，此实验系统具有20cm的空间分辨率；而在10~80C范围内光纤双折射频移没有明显变化，因此可

7、以实现温度不敏感的应变传感。关键词分布式传感；布里渊动态光栅；布里渊频移；双折射频移I哈尔滨理工大学工学硕士学位论文InvestigationofSensingBasedontheBrillouinDynamicGratinginaPolarizationMaintainingPhotonicCrystalFiberAbstractThoughithasbeenonly20yearssincethedistributedBrillouinsensorwasborn,thistechnologyisbeingwidelyusedtomonitorthe