海洋環(huán)境的穩(wěn)定不僅對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義,其變化也會(huì)對(duì)于海洋產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。海水作為構(gòu)成海洋環(huán)境最主要的部分,海水的溫度、p H、折射率等變化可以在很大程度上反映出海洋環(huán)境的變化,因此對(duì)海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)十分必要。長(zhǎng)周期光纖光柵（Long Period Grating,LPG）對(duì)溫度、應(yīng)變以及折射率變化均能產(chǎn)生響應(yīng),同時(shí)還具有耐腐蝕、環(huán)境適應(yīng)性好、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),既可以單點(diǎn)監(jiān)測(cè)也可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè),非常適合用于海水環(huán)境監(jiān)測(cè)。本文對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了模擬,結(jié)合級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)和鍍膜技術(shù)來(lái)獲得更好的傳感性能。針對(duì)海水環(huán)境耦合提出了一種消除交叉敏感的思路,并利用光纖熔接技術(shù)設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)分布式傳感方案,主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）介紹了長(zhǎng)周期光纖光柵理論,研究了折射率調(diào)制深度、柵區(qū)長(zhǎng)度、光柵周期以及光柵傾角對(duì)LPG透射譜的影響。提出光柵級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),通過(guò)改變間隔光纖的長(zhǎng)度、光柵的相對(duì)長(zhǎng)度、光柵數(shù)目和光柵傾角來(lái)調(diào)整級(jí)聯(lián)光柵的輸出光譜,為其在傳感上的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。（2）將海水溫度、海水壓力、海水折射率以及海水p H值作為海水監(jiān)測(cè)的對(duì)象。通過(guò)模擬分別得到了LPG和級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵（Casca... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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中國(guó)主要海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-型薄膜，并找到了一種解決不同海水監(jiān)測(cè)對(duì)象間交叉敏感的方法。結(jié)合光纖熔接技術(shù)，研究了一種準(zhǔn)分布式傳感，作為海水準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè)和多參量同時(shí)測(cè)量的設(shè)計(jì)依據(jù)。通過(guò)以上介紹，總結(jié)得到本文的技術(shù)路線圖如下。圖1-2技術(shù)路線圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-11-第2章長(zhǎng)周期光纖光柵理論及級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1引言本章對(duì)光纖光柵的耦合模理論進(jìn)行了分析推導(dǎo)，介紹了傳輸矩陣法并對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵的傳輸矩陣進(jìn)行了推導(dǎo)，研究了長(zhǎng)周期光纖光柵不同設(shè)計(jì)變量對(duì)其光譜分布的影響。此外，介紹了幾種常見(jiàn)的級(jí)聯(lián)光纖光柵的耦合結(jié)構(gòu)，并研究了不同的間隔光纖長(zhǎng)度、間隔光纖位置、光柵數(shù)目以及光柵傾角給級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵透射譜帶來(lái)的變化，找出適合發(fā)揮級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵傳感性能的設(shè)計(jì)參數(shù)。2.2光纖光柵理論普通裸光纖是由纖芯和包層兩部分組成，其中纖芯的折射率大于包層，從而保證光在光纖中傳輸發(fā)生全反射以減少光信號(hào)的損耗。光纖光柵是利用光敏材料的光敏性，使纖芯的折射率沿軸向發(fā)生周期性變化而形成的衍射光柵，圖2-1是LPG的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-1LPG波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖[55]長(zhǎng)周期光纖光柵的周期比較大，在光波導(dǎo)的模式耦合理論中表現(xiàn)為前向傳播的纖芯模和同向傳播的包層模發(fā)生耦合，其耦合機(jī)理決定了LPG對(duì)于特定波長(zhǎng)具有損耗能力，在光譜圖上表現(xiàn)為一個(gè)損耗峰。也正是纖芯模和包層模之間的能量交換使得LPG表現(xiàn)出比FBG更加豐富的光譜特性，在傳感方面也有著更加廣闊的應(yīng)用。2.2.1耦合模理論研究光波導(dǎo)的基本理論是麥克斯韋方程組，但求解麥克斯韋方程組較為困難，且只有少數(shù)情況可以求出解析解。耦合模方程是由麥克斯韋方程經(jīng)過(guò)一系列推導(dǎo)得到的，因?yàn)橐?guī)則光波導(dǎo)的模具有正交性，故耦合模理論的基本思想是利用可求解的光波導(dǎo)的解來(lái)研究受到微擾或者相互有影響的光波導(dǎo)。在光柵中引入周期性的


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