發(fā)布時(shí)間：2018-01-13 19:13

  本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)周期光纖光柵的傳感解調(diào)研究　出處：《廣西師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 長(zhǎng)周期光纖光柵 透射譜 溫度靈敏度 F-P

【摘要】：光纖光柵在光纖通信、光纖傳感和光信息處理等領(lǐng)域的應(yīng)用非常重要。根據(jù)折射率調(diào)制周期的長(zhǎng)短可以分為長(zhǎng)周期光纖光柵和布拉格光纖光柵,由于長(zhǎng)周期光纖光柵是同向傳輸?shù)睦w芯基模和包層模之間的耦合,因此其諧振波長(zhǎng)和損耗峰幅值對(duì)外界的溫度、應(yīng)力、折射率等因素的變化非常靈敏,與布拉格光柵相比,長(zhǎng)周期光柵的靈敏度更高,測(cè)量精度會(huì)更高；同時(shí)長(zhǎng)周期光纖光柵是一種透射型光纖光柵,沒有后向反射,在傳感測(cè)量系統(tǒng)中不需要使用隔離器。但長(zhǎng)周期光纖光柵在傳感方面的應(yīng)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如布拉格光柵,最主要的原因就是沒有合適的解調(diào)技術(shù),而且長(zhǎng)周期光纖光柵具有較大的損耗峰帶寬,目前對(duì)于長(zhǎng)周期光纖光柵的研究主要是在實(shí)驗(yàn)室,研究出低成本,高性能的解調(diào)儀器是長(zhǎng)周期光柵傳感研究的重點(diǎn)。文章對(duì)于長(zhǎng)周期光纖光柵的發(fā)展研究有一個(gè)大體的概括,本文從麥克斯韋波動(dòng)方程出發(fā),通過耦合模理論對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行分析研究,長(zhǎng)周期光纖光柵是同向傳輸?shù)哪Ｊ街g進(jìn)行耦合,分別推導(dǎo)纖芯基模和包層模式在傳輸過程中的色散方程,討論不同模式之間的耦合,光纖光柵的諧振波長(zhǎng)等問題,利用Matlab仿真出長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜。長(zhǎng)周期光纖光柵對(duì)外界環(huán)境敏感,溫度,應(yīng)力,折射率等因素的變化都會(huì)引起纖芯導(dǎo)�；虬鼘幽５挠行д凵渎实母淖�,或者是引起光柵周期的變化,從而透射譜就會(huì)發(fā)生變化,諧振波長(zhǎng)發(fā)生偏移,損耗峰幅值也會(huì)產(chǎn)生變化等等,通過分析透射光譜的變化情況可以得到外界溫度、應(yīng)力等參量的變化,從而能夠?qū)崿F(xiàn)解調(diào)的目的。針對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵的傳感特點(diǎn),文章提出了一種基于可調(diào)諧F-P的解調(diào)方案,將傳感光柵的透射光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為壓電陶瓷施加電壓的大小,通過電壓大小的變化還原光強(qiáng)的變化,F-P解調(diào)的光譜范圍比較廣,精度比較高,是一種可行的長(zhǎng)周期光纖光柵的解調(diào)方案。長(zhǎng)周期光纖光纖有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),制約其發(fā)展的主要因素是沒有好的解調(diào)方法,找到合理的解調(diào)方法,長(zhǎng)周期光纖光柵在傳感領(lǐng)域必能會(huì)發(fā)揮更大的作用。
[Abstract]:The applications of fiber grating in optical fiber communication, fiber sensing and optical information processing are very important. According to the length of refractive index modulation period, it can be divided into long-period fiber grating and Bragg fiber grating. Because the long-period fiber grating is the coupling between the coaxial core and cladding mode, the resonant wavelength and the amplitude of the loss peak are sensitive to the temperature, stress, refractive index and other factors. Compared with the Bragg grating, the long period grating has higher sensitivity and higher measurement accuracy. At the same time, the long-period fiber grating is a kind of transmission fiber grating, which has no backward reflection. There is no need to use isolator in sensor measurement system, but the application of long period fiber grating in sensor is far less than that of Bragg grating, the main reason is that there is no suitable demodulation technology. And the long-period fiber grating has a large loss peak bandwidth. At present, the research of the long-period fiber grating is mainly in the laboratory, and find out the low cost. High performance demodulation instrument is the focus of long period grating sensor research. This paper has a general summary of the development of long period fiber grating, this paper starts from Maxwell wave equation. The long-period fiber gratings are analyzed by coupling mode theory. The long-period fiber gratings are coupled between the coaxial transmission modes, and the dispersion equations of the core based mode and the cladding mode are derived respectively. The coupling between different modes and the resonant wavelength of fiber grating are discussed. The transmission spectrum of long period fiber grating is simulated by Matlab. The long period fiber grating is sensitive to external environment, temperature and stress. The change of refractive index and other factors will cause the change of effective refractive index of the core guiding mode or cladding mode, or the change of grating period, so the transmission spectrum will change and the resonant wavelength will shift. Loss peak amplitude will also change and so on. By analyzing the change of transmission spectrum, we can get the change of external temperature, stress and other parameters. According to the sensing characteristics of long period fiber grating, a demodulation scheme based on tunable F-P is proposed. The transmission intensity of the sensing grating is converted into the applied voltage of piezoelectric ceramics, and the spectrum range of F-P demodulation is wider and the precision is higher. LPFF is a feasible long period fiber grating demodulation scheme. LPFF has unique advantages, the main factor restricting its development is that there is no good demodulation method to find a reasonable demodulation method. Long-period fiber grating will play a more important role in sensing field.
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：1420163