【摘要】：長(zhǎng)周期光纖光柵(LPFG)自從上世紀(jì)開始就受到了大量研究人員的普遍關(guān)注,其擁有其他類型傳感器沒有的許多優(yōu)勢(shì),在很多領(lǐng)域都有較為良好的應(yīng)用。本文以高頻CO_2激光器寫入的普通LPFG為基礎(chǔ),提出了兩種基于長(zhǎng)周期光纖光柵的新型結(jié)構(gòu)傳感器的創(chuàng)新性研究,深入研究了這些新型結(jié)構(gòu)LPFG的傳感特性。本文以微擾型LPFG和近螺旋LPFG為研究對(duì)象。簡(jiǎn)述了LPFG的光譜原理及傳感特性,進(jìn)一步研究了微擾型LPFG和近螺旋LPFG的光譜原理。主要內(nèi)容包括:簡(jiǎn)單說明了LPFG的基本原理、特性和應(yīng)用;對(duì)常規(guī)型和特殊型LPFG的發(fā)展近狀做了概述。結(jié)合模式耦合原理、傳遞矩陣分析法和相位理論,分析了微擾型LPFG和近螺旋LPFG的光譜特征。本文首先提出了一種微擾型LPFG傳感器,該種傳感器在常規(guī)光柵區(qū)域的中間引入一段微擾結(jié)構(gòu),即一定長(zhǎng)度的多模結(jié)構(gòu)。該微擾結(jié)構(gòu)使得原始LPFG透射峰分裂為雙峰。詳細(xì)說明了微擾型光纖光柵的制備方法,研究了該雙透射峰的軸向應(yīng)變和溫度傳感特性,這兩個(gè)諧振波長(zhǎng)在一定的范圍內(nèi)隨著軸向應(yīng)變和溫度線性變化,但是雙諧振波長(zhǎng)的軸向應(yīng)變靈敏度都偏低。根據(jù)這兩個(gè)諧振波長(zhǎng)的軸向應(yīng)變和溫度靈敏度,可以實(shí)現(xiàn)軸向應(yīng)變-溫度的雙參量測(cè)量。而后研究了兩個(gè)雙透射峰的彎曲和溫度的傳感特性,結(jié)果表明在一定的范圍內(nèi)隨著彎曲和溫度而線性變化,因此也可以實(shí)現(xiàn)彎曲和溫度的雙參量測(cè)量。研究了一種近螺旋LPFG扭轉(zhuǎn)傳感器,該傳感器是周期性的、垂直的、近螺旋的折射率調(diào)制的長(zhǎng)周期光纖光柵。近螺旋LPFG的包層耦合模式比普通LPFG的包層耦合模式更高階。本文介紹了近螺旋LPFG的制備方法,研究了近螺旋LPFG的扭轉(zhuǎn)特性,并對(duì)其相關(guān)偏振特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明諧振波長(zhǎng)在順時(shí)針扭轉(zhuǎn)時(shí)向著長(zhǎng)波方向線性紅移,在逆時(shí)針方向向著短波方向線性藍(lán)移,且對(duì)入射光偏振態(tài)不敏感。
【圖文】：

圖 2.1 LPFG 局部結(jié)構(gòu)示意圖此 LPFG 柵區(qū)折射率分布的數(shù)學(xué)表達(dá)公式可由式(2-1)表示： eff 1 12n z n 1 z 1 v cos z z ,r r ，1r 表示光纖的芯層半徑； z 表示光柵折射率調(diào)制分布的包絡(luò)函數(shù)，其為定值，也可以表示對(duì) z 的慢變函數(shù)； 表示光柵的周期。v表示纖芯折大小對(duì)比度； z 表示附加相移大小，對(duì)于折射率分布均勻的光柵來說， 0；折射率均勻分布的 LPFG，光柵的真實(shí)折射率變化量表達(dá)式可以由式(2-2 effeff 12 2n z n z 1 cos z n z 1 vcos eff n z為在 z 處 長(zhǎng)度大小內(nèi)的真實(shí)折射率改變量大小的平均量，也可變量的恒定分量，即 eff1 n z n ( z)。在理想情況下（即忽視光柵擾動(dòng)帶波導(dǎo)下），，模式與模式之間具備正交關(guān)系，彼此不會(huì)有能量的交換，橫向

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文以得到 LPFG 的透射比T 以及光譜損失大小D，它們分別表示 22111MR LT aR L 22211MS LD aS L PFG 的理論分析出的微擾型光柵是基于在單模-多模-單模光纖結(jié)構(gòu)上制作 LPF微擾型光柵的局部結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN253;TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉雯s

本文編號(hào)：2652108