基于光纖光柵和布里淵慢光的新型光纖傳感技術研究.pdf

1、自從上世紀70年代低損耗光纖發(fā)明以來,光纖傳感作為光纖應用的兩大領域之一,和光纖通訊一起,發(fā)展十分迅猛。由于光纖具有體積小、質量輕,對檢測對象影響??；耐久性好,可以抵抗包括高溫在內的惡劣環(huán)境及化學侵蝕；不受電磁場干擾,也不會引入電火花等危險因素的優(yōu)點,是很多工作環(huán)境下的首選方案。光纖光柵是使用最多的光纖傳感器,它具有波長編碼的特征,本身就具有組網功能,光纖分布式和準分布式的測量方式使得一條光纖上就掛載了大量數目的傳感器,在建筑物、大壩、

2、鐵路、船舶內部,飛機機翼或者是滑坡監(jiān)測等需要大量傳感器同時監(jiān)測的場合,光纖感知也是一個必選方案。本論文從幾種光纖光柵感知技術和光纖傳感網絡的實現方案方面進行了比較深入的理論和實驗的研究,介紹一些我們取得的創(chuàng)新性成果。本論文主要包括:
　　 首先介紹了光纖傳感器的研究歷史,現狀和商業(yè)發(fā)展狀況。列舉了幾類光纖傳感器的工作原理和應用領域,突出了光纖類傳感器的使用特點和優(yōu)勢。接著介紹了光纖光柵這類光纖傳感中使用最多的光纖器件,從光纖光柵

3、特殊封裝和特殊光纖光柵結構兩方面為例,表明這類器件實現對環(huán)境全面感知的可行性。這里具體分析了光纖光柵的感知模型,對溫度和應力的本征敏感性,以甲烷氣體為例,說明了功能封裝的實現過程。還具體介紹了一類特殊的傾斜光纖光柵,介紹了它的特殊制備工藝,特殊的頻譜特性,以及它的獨特的傳感應用。
　　 然后討論比較了幾類光纖光柵復用和信號解調的準分布式方案。介紹了傳感網絡拓撲的種類,提出了一類新型的光纖頻域反射率計--LC-OFDR技術,分析了

4、它的結構、原理和性能參數。經過比較分析,發(fā)現LC-OFDR的性能參數非常適合應用于光纖光柵準分布式傳感網絡,實驗驗證的其可行性。
　　 在光纖分布式傳感網絡實現方面,深入研究了光纖布里淵效應,首次利用光纖受激布里淵中的慢光效應實現了傳感應用。我們對溫度控制光纖受激布里淵慢光大小的可行性進行了理論討論和實驗驗證,找到了溫度敏感系數在布里淵增益峰附近的變化曲線。
　　 最后我們創(chuàng)新性的用控制兩個相對傳播的激光脈沖在傳感光纖上