基于光纖模間干涉和光纖光柵的光纖傳感器的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著光導(dǎo)纖維以及光纖通信的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)以其眾多的優(yōu)勢(shì)在傳感領(lǐng)域迅猛發(fā)展起來，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，光纖傳感器現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)種類繁多的傳感大家族。在光纖制作工藝不斷提升及不同光纖結(jié)構(gòu)研制成功的推動(dòng)下，光纖傳感器正以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入到新的領(lǐng)域中。
　　 光纖光柵作為光纖傳感器中常用的器件，以其較低的插入損耗、較好的穩(wěn)定性及抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳感領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，受到了人們的關(guān)注與研究。與此同時(shí)，光纖干涉?zhèn)鞲衅?，尤其是?/p>

2、幾年來基于光纖模間干涉的傳感器，因其較高的靈敏度及較低的成本，在傳感領(lǐng)域掀起了一陣研究熱潮。
　　 本文研究了兩種光纖模間干涉的傳感機(jī)理和三種不同的光纖光柵的傳感特性，并將兩者有機(jī)的結(jié)合起來構(gòu)成新型傳感器，并對(duì)新型傳感器的多參量同時(shí)測(cè)量特性進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容包括:
　　 1)概述了光纖光柵的發(fā)展歷史、分類及在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，并對(duì)光纖傳感器的傳感原理、分類及面臨的問題進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。簡(jiǎn)單描述了光纖模間干

3、涉?zhèn)鞲衅鞯难芯窟M(jìn)展，并對(duì)實(shí)現(xiàn)光纖模間干涉的幾種原理和方法分別做了概述。
　　 2)介紹了單模-多模-多模(SMS)結(jié)構(gòu)的多模干涉原理，對(duì)其理論模型進(jìn)行了闡述，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值仿真，并對(duì)長周期光纖光柵的(LPFG)的傳感特性進(jìn)行了描述?；赟MS結(jié)構(gòu)的多模干涉原理和長周期光纖光柵的傳感原理，提出了一種SMS結(jié)構(gòu)和長周期光纖光柵級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)溫度和折射率同時(shí)測(cè)量的傳感器。利用干涉譜特征波長和長周期光纖光柵對(duì)溫度和折射率的不同靈敏系數(shù)，實(shí)

4、現(xiàn)同時(shí)測(cè)量，溫度和折射率的測(cè)量精度可分別達(dá)到±0.59℃和±0.0013。
　　 3)分析了多模-單模-多模(MSM)結(jié)構(gòu)的基本理論，對(duì)其傳感原理進(jìn)行了闡述，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值仿真，與此同時(shí)，對(duì)光纖布拉格光柵(FBG)的溫度和應(yīng)變特性進(jìn)行了分析。基于MSM+FBG結(jié)構(gòu)的傳感特性，及這兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)溫度和應(yīng)變的不同響應(yīng)特性，構(gòu)成對(duì)溫度和應(yīng)變同時(shí)測(cè)量的光纖傳感器。利用干涉譜特征波長和FBG對(duì)溫度和應(yīng)變的不同靈敏度系數(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量，溫