【摘要】：溫鹽深儀(Conductivity-Temperature-Depth,簡(jiǎn)稱(chēng)CTD)是一種海洋探測(cè)儀器,廣泛應(yīng)用于海洋科學(xué)考察、海洋資源調(diào)查開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)以及海洋軍事科學(xué)等領(lǐng)域。近年來(lái),由于本征絕緣、適合原位和遙感監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),光纖傳感技術(shù)在海洋探測(cè)中的應(yīng)用逐漸引起人們的興趣。基于光纖光柵的傳感器具有靈敏度高、便于復(fù)用和解調(diào)成本低等優(yōu)點(diǎn),成為海洋探測(cè)的新技術(shù)。 本文圍繞基于光纖光柵的海洋溫鹽深探測(cè)技術(shù)開(kāi)展了一系列研究。 首先,開(kāi)展了光纖光柵的理論分析。利用耦合模式理論,系統(tǒng)地分析了布拉格光纖光柵和長(zhǎng)周期光纖光柵的耦合效率、諧振波長(zhǎng)、帶寬、色散和場(chǎng)方程及耦合常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù),進(jìn)行了長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜模擬,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了對(duì)比分析,為開(kāi)展光纖光柵傳感器的研制提供了必要的理論指導(dǎo)。 然后,開(kāi)展了紫外激光掩模法長(zhǎng)周期光纖光柵的研制,并分析測(cè)試了其溫度、折射率和軸向應(yīng)變特性。在比較了載氫、鍺硼和超細(xì)三種長(zhǎng)周期光纖光柵的傳感特性后,得到結(jié)論,鍺硼長(zhǎng)周期光纖光柵適合做溫度傳感器,超細(xì)長(zhǎng)周期光纖光柵適合做折射率傳感器,長(zhǎng)周期光纖光柵不適合做海洋壓力傳感器。之后利用HF腐蝕、聚酰亞胺涂覆、金屬涂覆等方式對(duì)溫度和折射率傳感器進(jìn)行了相應(yīng)的增敏研究。 接著,開(kāi)展了載氫長(zhǎng)周期光纖光柵水下波長(zhǎng)穩(wěn)定性的研究。深入分析了載氫長(zhǎng)周期光纖光柵水下波長(zhǎng)偏移的原因,發(fā)現(xiàn)與光纖內(nèi)部的氫擴(kuò)散和外部水分子滲入有關(guān),在綜述了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,首次提出水分子誘導(dǎo)光纖內(nèi)部殘存氫二次擴(kuò)散模型,氫在光纖中擴(kuò)散速率的計(jì)算和二次水浴實(shí)驗(yàn)為該模型提供了理論上和實(shí)驗(yàn)上的支持。同時(shí),引進(jìn)了水分子與石英材料間的擴(kuò)散一反應(yīng)模型,結(jié)合諧振波長(zhǎng)靈敏度公式定性分析了水分子滲入對(duì)載氫長(zhǎng)周期光纖光柵諧振波長(zhǎng)的影響,分析結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。鑒于水分子的不利影響,提出通過(guò)光纖選型和金屬涂覆方式提高波長(zhǎng)的穩(wěn)定性。 之后,開(kāi)展了基于光纖光柵的溫鹽深探測(cè)系統(tǒng)的研究。從總體的角度介紹了光纖光柵溫鹽深探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制,包括基于BaySpec模塊的高精度解調(diào)儀的研制、基于長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度／折射率傳感器和基于布拉格光纖光柵的壓力傳感器的設(shè)計(jì)與封裝,并給出利用高精度解調(diào)儀測(cè)試封裝后的溫鹽深傳感器性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 最后,開(kāi)展了光熱調(diào)諧分布反饋式光纖激光器特性的研究。光纖激光器中的光熱效應(yīng)常引起輸出激光的抖動(dòng),利用這一原理,研究了980nm LD作為光熱光源時(shí)光纖激光器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性；為了提高調(diào)諧性能,引進(jìn)獨(dú)立的905nm LD作為光熱光源,并改進(jìn)了系統(tǒng)光路,研究了光纖激光器的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。光熱調(diào)諧給出了一種簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍和高速調(diào)諧的方式。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P714.1

【共引文獻(xiàn)】

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10 朱圓圓;沈菊李;呂曉龍;左瀅;潘z斠，

本文編號(hào)：2681729