局部横向压力下光纤布拉格光栅的偏振相关损耗特性研究

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1、学位论文独创性声明本人郑重声明：l、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。2、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。5、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。研究生签名：日期：学位论文使用授权声明本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复

2、制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。导撇：零亏研究生签名：剖盘重日期：≯I盖：占=埠摘要摘要光纤光栅是一种在光纤内部写入的无源器件，与传统的分立的光学器件相比，特别易于与其他光纤器件融为一体，再加上体积小、质量轻、耐腐蚀、抗干扰能力强、可重复使用等诸多优点，使得光纤光栅成为发展最快的光纤传感器件之一。目前绝大多数的光纤布拉格光栅(FBG)传感器通常用于测量均匀分布的轴向应变，而利用FBG实现局部横向应变的准确测量是FBG传感器的应用难

3、点之一。本文对光栅参数与FBG峰值反射率、光栅带宽的关系进行了理论的分析。利用耦合模理论和传输矩阵法，对轴向应变和横向应变进行数值模拟，并详细地分析了局部横向受力时FBG的反射光谱与作用力的大小、位置、长度的关系，从而使光纤布拉格光栅进行三维应变传感测量成为可能。本文还对均匀FBG在局部横向作用力下透射信号的偏振相关损耗(PDL)特性进行了详细的理论分析和研究。建立了利用PDL实现横向应变传感的理论模型并采用传输矩阵法进行了数值模拟。分析表明，当FBG局部横向受力时，最大谐振峰随横向作用力大小呈周期变化，并且受力位置越接近FBG的中点，PDL光

4、谱中的旁瓣越少，谐振峰的峰值越大。随着光栅受压长度的增大，最大谐振峰从长波长向短波长移动。关键词：光纤布拉格光栅，传感，应变，偏振相关损耗AbstractAbStraCtFiberBragggrating(FBG)isatypeofpassiVeopticalcomponent，whichisespeciallyeasilyintegratedintoothernberdeVices．FBGshavenlanyadvantages：smallVolume，l适htquality，resiStajlttocoHosion，stronganti-j

5、跗吼ingcapability，repeatabilityeta1．Ithasbecomeoneofthefastestgrowingsensingelements．LocaltransVersestrainsensingusingFBGisoneofthemostcriticalproblemsinpracticalapplication．Inthispaper，therelationshipbetweenthepeakrenection，gratingbandwidthandthegratingpar锄etersisstudied．Furt

6、hemore，themathematicalmodelofFBGusingthecoupledmodetheo巧andthetraJlsfermatrixmethodisdeduced，andthestrainsensingcharacteristicofFBGisanalyzedtheoretically．ThetheoreticalanalysisandstudiesarecarriedouttocharacterizethePDLspectralresponseofthetransmittedlightoftheFBGsubjectedt

7、olocaltransVerseforce．AtheoreticalmodelfortransversalpressuresensingbyuseofPDLisbuiltandthetransfermatrixmethodisalsoemployedtosimulatethep01撕zation—dependentloss(PDL)spectmm．TheanalysisindicatesmatthelargestresonancewaVelen寸hisperiodicaltotheappliedforcewhentheFBGissubjecte

8、dtothetransVerselocalforce．SidelobesinthePDLspectrumofFBGisthesmallestandth