相移光纤光栅传输特性及传感应用的研究

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1、单位代码１０６０２Ｉ学号２０１３０１０９３７分类号ＴＮ２５３级公开＾心＇、序雜呼耗ＧＵＡＮＧＸＩＮＯＰＩＶ１ＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕壬学位文相移光纤光栅传输特性及传感应用的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＳｅｎｓｉｎｇａｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｐＰｈａｓｅ－Ｓｈｉｆｔｅｄｆｉｂｅｒｒａｔｉｎｇｇ学院；物理科学与技术学院专业：光学研究方向：光纤光栅及光纤通信

2、器件年＊级；２０１３级研究生：袁德信指导教师：秦子雄教授完成日期Ｓ２０１６年３月ｒ相移光坪光栅传输特牲及传感展巧的研究专业名称：光学申请人：袁德信指导教师：秦子雄教授论文答辩委员会主席：昨委员：女／多方一相移光纤光栅传输转性及传感应用的研究研究生：袁德信导师：秦子雄教授２０口专业；光学研究方向：光纤光栅及光纤通信器件年级：级摘要自光纤光栅问世Ｗ来，凭其具有烙接损耗小，抗电磁干扰，耐腐蚀，体积小，测量灵，成本低廉等优

3、点，迅速在应变传感器、温度传感器敏度高，压力传感器等传感领域中得到广泛应用一，同时光纤光栅也在光通信领域中成为大研究热点。一。随着光纤光栅应用的广泛，各种结构不的光栅应运而生相移光纤光栅是在均匀的光纤布拉格光栅中引入一个或多个相移点，从而在透射谱中打开单个或多个极窄的透射窗曰。因为相移光纤光栅是基于光纤布拉格光栅制作的，所Ｗ相移光纤光栅在具有光纤布拉格光栅特性的同时，又因其透射谱中打开小于１７Ｗ的极窄透射窗日，使得相移光纤光栅在／传感应用上具有比普通光纤光栅更离的灵敏度和更

4、精确的结果。本文首先对光纤光栅的发展，分类，应用化及制作进行了简要的介绍。然后通过对均。匀光纤光栅锅合理论进行推导，在此基础上推导出相移光纤光栅的传输矩阵基于传输矩：光栅的周期阵的分析得知影响相移光纤光栅传输特性的因素主要有，长度，交流親合系一。数，相移量的大小，相移点的数量，相移点的位置为了进步研究相移光纤光栅的传输一Ｍ４７么４公逐。特性，本文利用对这些因素进行仿真模拟分析研究发现光栅周期的改变只影响反射带的带宽，而对主反射带的反射率无影响。主反射带的反射率绩随着长度和交

5、流親合系数的增加而得到提升。长度的増加使得主反射带的带宽变窄，而交流賴合系数的増加恰好起到相反的效果一。当交流親合系数Ｗ某函数变化时，对反射谱具有折射率切趾的效果，使得反射谱得到了很好的改善，更适于应用在传感上。只有相移的大小能改变透射窗口的位置。相移点的位置则能改变透射窗口的透射率。随着相移点数量的増加，两个主反射带么间，，出现较多的次反射带，使得光栅具有多波长滤波特性两主反射带的间距也。増大了，但同时隆低了主反射带的反射率通过让具有多个相移点的相移光纤光栅相移点的位

6、置按照切趾酉数形式进行分布，两主反射带内侧的旁瓣得到了很好的抑制，但是位于外侧的旁瓣却得到增强。通过分析相移光纤光栅分别在应变和湿度的单独影响下，发现其中也波长的漂移与应变和温度的变化呈现出了良好的线性关系。又因为相移光纤光栅的透射窗曰极窄，因此就Ｉ算是在外界因素变化很小的情况下，也能检测到透射窗口漂移量的大小。所ｗ，相移光纤光栅在传感方面，具有比普通光纤光栅具有更高的灵敏度和更精确的结果。关键词；相移光纤光栅，传输，传感，应变，温度ＩＩＩＩＡｂｓｔｒａ

7、ｃｔＦｉｂｅｒｒａｔｉ打ｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｏｕｌａｒａｌｉｃａｔｉｏｎｉ打ｓｅ打ｓｉｎｆｉｅｌｄｏｆｓｔｒａｉ打，ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄｇｇｐｐｐｐｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｃｅｉｔｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｄｕｅ化ｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｒｏｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｓｌｉｃｉｎｌｏｓｓａｎｔｉｐｐｐ，，ｐｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓｍａｌｌｖｏｌ

8、ｕｍｅ，ｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｌｏｗＣＯ巧ａｎｄｓｏｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｆｉｂｅｒｒａｔｉ打ａｌｓｏｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｉｄｅａｌｃａｎｄｉｄａｔｅｓｆｏｒａｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎ，ｇｇｐｐｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓｗａｓｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｔｏｍｅ