本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)周期光纖光柵制備及折射率傳感特性研究

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【摘要】：基于光纖光柵所研發(fā)的各種傳感器具備高精度、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),在民用與軍用領(lǐng)域均有潛在的應(yīng)用前景。目前,限制光纖光柵傳感器進(jìn)一步發(fā)展的因素主要集中在光柵的刻制工藝還處在較低水平,無法滿足各種類型傳感器對(duì)光柵性質(zhì)的需求。目前,最常用的光柵刻制方法為紫外光曝光相位掩模板法,此方法技術(shù)成熟可批量生產(chǎn),但存在諸多缺點(diǎn),刻制工藝復(fù)雜、效率低、成本高等。CO_2激光器輸出激光刻制法,操作簡(jiǎn)單、刻制效率高、成本低。在前期研究工作中已經(jīng)對(duì)此方法進(jìn)行一定探索,可刻制出長(zhǎng)周期光纖光柵,但柵區(qū)極其脆弱,插入損耗較大,光柵旁瓣較多,難以用于傳感器研制。本論文著重研究提升CO_2激光器刻制光柵的工藝,并探索利用刻制的光柵進(jìn)行了折射率傳感測(cè)量。具體進(jìn)行以下研究工作:首先,闡述了長(zhǎng)周期光纖光柵的發(fā)展及主要的刻制方法,介紹其傳感特性及應(yīng)用。對(duì)不同方法刻制光柵的成柵機(jī)理進(jìn)行了研究、總結(jié),并分析其成柵理論耦合模理論。其次,搭建CO_2激光器刻制光柵的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分析影響成柵質(zhì)量的因素,并針對(duì)性的提出改進(jìn)工藝,采用預(yù)載氫及預(yù)退火技術(shù),成功利用CO_2激光器低功率模式輸出的激光刻制出模式較多、帶寬較窄、損耗峰幅值較深的光柵。并利用CO_2激光器刻制出小周期的LPFG。再次,分析折射率傳感理論,利用不同方法刻制的光柵進(jìn)行折射率傳感實(shí)驗(yàn),對(duì)比實(shí)驗(yàn)靈敏度及線性變化等參數(shù)。最后,針對(duì)目前光譜儀波長(zhǎng)解調(diào)法存在的諸多不足,設(shè)計(jì)LPFG+FBG的解調(diào)系統(tǒng),可提升測(cè)量的響應(yīng)靈敏度。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)周期光纖光柵 CO_2激光器低功率刻寫法 載氫光纖 較小周期長(zhǎng)周期光纖光柵 折射率傳感
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 LPFG的發(fā)展10-11
• 1.2 LPFG刻制的主要方法11-13
• 1.2.1 紫外曝光法刻制LPFG11-12
• 1.2.2 CO_2激光刻制LPFG12
• 1.2.3 機(jī)械壓力法12-13
• 1.3 LPFG傳感特性及其應(yīng)用13-14
• 1.3.1 LPFG傳感特性13
• 1.3.2 LPFG傳感領(lǐng)域的應(yīng)用13-14
• 1.4 本文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排14-16
• 第2章 LPFG理論基礎(chǔ)及成柵機(jī)理16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 LPFG成柵機(jī)理研究16-18
• 2.2.1 紫外激光曝光法刻制光纖光柵的成柵機(jī)理17
• 2.2.2 CO_2激光刻制光纖光柵的成柵機(jī)理17-18
• 2.3 LPFG成柵理論分析18-21
• 2.3.1 耦合模理論19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 CO_2激光刻制LPFG改進(jìn)工藝的研究23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 CO_2激光刻制LPFG實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹23-27
• 3.2.1 CO_2激光刻制LPFG實(shí)驗(yàn)24-27
• 3.3 CO_2激光刻制LPFG影響因素分析27-30
• 3.3.1 激光器功率對(duì)刻制光柵的影響27-29
• 3.3.2 應(yīng)力對(duì)刻制光柵的影響29-30
• 3.4 CO_2激光刻制LPFG工藝改進(jìn)的研究30-33
• 3.4.1 載氫對(duì)刻制光纖光柵的影響30-31
• 3.4.2 利用CO_2激光低功率成功刻制LPFG31-32
• 3.4.3 退火對(duì)光纖光柵穩(wěn)定性的影響32-33
• 3.5 CO_2激光刻制小周期LPFG工藝的研究33-36
• 3.5.1 引言33-34
• 3.5.2 小周期的LPFG的刻制34-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 LPFG折射率傳感特性研究37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 LPFG折射率傳感機(jī)理分析37-40
• 4.2.1 倏逝波理論37-39
• 4.2.2 LPFG折射率敏感性39-40
• 4.3 LPFG傳感特性實(shí)驗(yàn)40-50
• 4.3.1 LPFG封裝及溶液配制40-41
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建41
• 4.3.3 紫外刻制LPFG折射率傳感實(shí)驗(yàn)41-44
• 4.3.4 CO_2激光器刻制LPFG折射率傳感實(shí)驗(yàn)44-47
• 4.3.5 CO_2激光器刻制載氫LPFG折射率傳感實(shí)驗(yàn)47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于LPFG+FBG的解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-56
• 5.1 引言51
• 5.2 LPFG+FBG解調(diào)原理51-53
• 5.2.1 LPFG濾波特性51-52
• 5.2.2 解調(diào)原理52-53
• 5.3 折射率傳感器解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-55
• 5.3.1 解調(diào)系統(tǒng)的搭建53-54
• 5.3.2 基于此解調(diào)系統(tǒng)的折射率測(cè)量54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果61-62
• 致謝62

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