超结构光纤光栅传感特性的研究

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1、燕山大学硕士学位论文超结构光纤光栅传感特性的研究姓名：王建军申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：李志全20050801摘要超结构光纤光栅是一种新型的光纤光栅，超结构光纤光栅因其特殊的滤波特性、严格的波长洲隔以及结构紧凑、易于集成和低成本等特点，已引起了广泛的研究兴趣。本文基于耦合模理论和传输矩阵法，分析了超结构光纤光栅的反射图谱，对超结构光纤光栅应变和温度传感特性进行了研究。文章从超结构光纤光栅的理论基础，反射光谱特一降、超结构光纤光栅传感机理三方面展开研究。首先，论文从超结构光纤光栅的理沦基础入手，分别用傅氏变换的方法和耦合

2、模理论对超结构光纤光栅进行分析，通过分析比较这两种方法，采用耦合模理论并运用传输矩阵法解方程组，得到了超结构光纤光栅的基本理沦公式，接着分析了超结构光纤光栅的光谱特性，为下文在计算机中仿真分析打下基础。其次，对均匀超结构光纤光栅、变迹超结构光纤光栅这两类超结构光纤光栅反射谱特性进行了分析。通过调整超结构光栅各参数诸如：光栅长度、折射率平均变化量、变迹函数等，从而可获得理想的反射谱特性。最终找到一种适合进行温度和应变传感实验的超结构光纤光栅。最后，在分析光纤布拉格光栅温度和应变传感模型的基础上，用计算机来仿真超结构光纤光栅温度、鹿变传感实验，并分

3、析了温度、应变对超结构光纤光栅的光谱特性的影响因素，接着给出了超结构光纤光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式，同时对实验系统和误差进行了分析，为超结构光纤光栅在传感器领域中的应用提供了一定的理论依据。关键词超结构光纤光栅；耦合模理论；传输矩阵法；应变：温度燕山人学I学硕十学位论文AbstractSuperstructureFiberBraggGratingisanovelfibergrating，andobservershavedevotedthemselvestostudyingonrelatedtheoriesduetoitsspe

4、cialfilteringcharacterizations，rigidwavelengthspaceintervals，smartstructure，easy—to—integrateandlowcost．Basedoncoupledmodetheoryandtransfermatrixmethod，thepaperanalyzesreflectancespectrumofSuperstructureFiberBraggGratingandstudiesitsstrainandtemperaturesensingcharacterizatio

5、nsincludingthelatterthreeaspects：relatedbasictheories，spectralcharacterizationsandsensingmechanism．StartingfrombasictheoriesofSuperstructureFiberBraggGrating，thepaperfirstlyanalyzesSuperstructureFiberBraggGratingwithFFTtransformationsandcoupledmodetheories．Withcomparison，the

6、paperemployscoupledmodetheoryandtransfermatrixmethodtoresolveequations．Thusbasictheories，spectralcharacterizationsonSuperstructureFiberBraggGratingareobtainedwhichmakesstepsforsimulationinthenextchapter．Secondly,spectralcharacterizationsonuniform，anodizedSuperstructureFiberB

7、raggGratingareanalyzed．Throughadjustinginvolvedparameterssuchaswavelength，refractiveindexaveragevariationvalue，anodizedfunction，idealspectralcharacterizationsareobtained．AndsuitablesuperstructurefibergratingfitfortemperatureandstraincharacterizationsCanbefound．Atlast，basedon

8、abovetheories，thepapercarriesouttemperatureandstrainsimulatedexperimentsonS