本文關(guān)鍵詞：基于二階Loyt-Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)的多參量傳感方法與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： Sagnac干涉儀 二階Loyt-Sagnac干涉儀 Jones矩陣 高雙折射光纖 多參量 光纖傳感器

【摘要】：光纖傳感器由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在生活中的各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),隨著光纖技術(shù)的迅速發(fā)展,基于高雙折射光纖的Sagnac干涉儀傳感器由于其傳感結(jié)構(gòu)更加靈活,靈敏度更高,成為傳感器的一個(gè)重要研究方向�；诟唠p折射光纖的一階Sagnac環(huán)干涉儀可以制作成光學(xué)濾波器、光纖傳感器等,相關(guān)方面的報(bào)道有很多。而基于高雙折射光纖的高階Sagnac環(huán)干涉儀的相關(guān)研究則僅限于窄帶通的梳狀濾波器。本文在普通的一階Sagnac干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了二階Loyt-Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)并將該結(jié)構(gòu)運(yùn)用于傳感實(shí)驗(yàn)。在一階Sagnac環(huán)內(nèi)增加另一段高雙折射光纖來(lái)構(gòu)成二階Loyt-Sagnac環(huán),其中一段HBF作為參考光纖,另一段作為傳感光纖。當(dāng)參考光纖和傳感光纖分別構(gòu)成一階Sagnac環(huán)時(shí),它們輸出兩個(gè)光譜交點(diǎn)的波長(zhǎng)與二階Loyt-Sagnac環(huán)輸出光譜極值點(diǎn)的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng),且該極值點(diǎn)的大小與兩光譜的重疊量有關(guān)。對(duì)光束入射角和HBF的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化,使該結(jié)構(gòu)的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)多物理量(溫度、應(yīng)力、壓強(qiáng)等)的高精度測(cè)量。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括：1、利用Jones矩陣對(duì)普通一階Sagnac環(huán)和二階Loyt-Sagnac環(huán)的傳輸函數(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo)；2、分析二階Loyt-Sagnac干涉儀的傳感原理,并對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的干涉儀傳感器分別進(jìn)行仿真分析,模擬傳感光纖在不同溫度、壓力和扭曲角條件下,系統(tǒng)輸出光譜的變化。仿真結(jié)果表明二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫度和壓力傳感靈敏度；3、搭建二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在外界溫度和扭曲角度分別變化時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的輸出光譜進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,二階Loyt-Sagnac干涉儀較一階Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫度傳感靈敏度；二階Loyt-Sagnac干涉儀的扭曲傳感響應(yīng)特性是正弦變化的曲線(xiàn)。再對(duì)溫度和扭曲角度同時(shí)變化時(shí)系統(tǒng)輸出光譜進(jìn)行分析,結(jié)果表明：二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)扭曲角度和溫度的同時(shí)測(cè)量。
【關(guān)鍵詞】：Sagnac干涉儀 二階Loyt-Sagnac干涉儀 Jones矩陣 高雙折射光纖 多參量 光纖傳感器
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH744.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 光纖Sagnac干涉儀11-13
• 1.2.1 Sagnac效應(yīng)11-12
• 1.2.2 光纖Sagnac干涉儀原理12-13
• 1.3 光纖Sagnac干涉儀的應(yīng)用13-14
• 1.3.1 干涉型光纖陀螺儀13-14
• 1.3.2 光纖電流互感器14
• 1.3.3 分布式光纖傳感器14
• 1.4 光纖Sagnac干涉儀研究現(xiàn)狀與發(fā)展14-15
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 一階Sagnac干涉儀和二階Loyt-Sagnac干涉儀傳輸函數(shù)的理論分析16-26
• 2.1 幾種光學(xué)器件的Jones矩陣16-19
• 2.1.1 偏振控制器16-17
• 2.1.2 光纖耦合器17-18
• 2.1.3 高雙折射光纖18-19
• 2.2 一階Sagnac干涉儀傳輸函數(shù)19-23
• 2.2.1 理論分析19-21
• 2.2.2 數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)21-23
• 2.3 二階Loyt-Sagnac干涉儀傳輸函數(shù)23-25
• 2.3.1 理論分析23-24
• 2.3.2 數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 二階Loyt-Sagnac干涉儀的多參量傳感原理與仿真26-37
• 3.1 Sagnac干涉儀的傳感原理26-27
• 3.2 溫度傳感仿真27-30
• 3.2.1 一階Sagnac干涉儀的溫度傳感28-29
• 3.2.2 二階Loyt-Sagnac干涉儀的溫度傳感29-30
• 3.3 壓力傳感仿真30-34
• 3.3.1 壓力雙折射系數(shù)仿真30-33
• 3.3.2 一階Sagnac干涉儀的壓力傳感33
• 3.3.3 二階Loyt-Sagnac干涉儀的壓力傳感33-34
• 3.4 扭曲傳感仿真34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 二階Loyt-Sagnac干涉儀的溫度與扭曲傳感實(shí)驗(yàn)37-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建37-39
• 4.1.1 寬帶光源37-38
• 4.1.2 光纖耦合器38
• 4.1.3 高雙折射光纖38
• 4.1.4 光纖旋轉(zhuǎn)器38-39
• 4.1.5 光譜分析儀39
• 4.2 溫度傳感實(shí)驗(yàn)39-42
• 4.2.1 一階Sagnac干涉儀的溫度傳感實(shí)驗(yàn)39-41
• 4.2.2 二階Loyt-Sagnac干涉儀的溫度傳感實(shí)驗(yàn)41-42
• 4.3 扭曲傳感實(shí)驗(yàn)42-43
• 4.4 溫度與扭曲同時(shí)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)43-47
• 總結(jié)47-48
• 致謝48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文54

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