拉制光纖上在線刻寫(xiě)光柵的研究.pdf

1、布拉格光纖光柵（FBG）是20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的一種光子器件，它是將紫外激光通過(guò)掩模板照射在光纖上，利用光纖材料的光敏性，使光纖纖芯的折射率隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)變化的而形成的空間相位光柵。FBG的作用就是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的反射鏡，利用這一特性可制造出光纖光柵溫度、應(yīng)變應(yīng)力、位移及振動(dòng)傳感器等。把一定數(shù)量的FBG串在一條光纖上做成準(zhǔn)分布式網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型工程的在線監(jiān)測(cè)，但這種傳統(tǒng)的應(yīng)用方法因光纖焊接點(diǎn)較多存在

2、接入損耗大和抗拉強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)。相比之下，拉制出的一條長(zhǎng)距離光纖并在上面在線刻寫(xiě)一點(diǎn)數(shù)量超弱FBG的技術(shù)就具有接入損耗低、抗拉強(qiáng)度高和復(fù)用數(shù)量大的優(yōu)點(diǎn)，更適合在大型工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。本文的主要工作如下：
　　總結(jié)了光纖材料的光敏、損耗和色散三大特性，從理論上介紹并分析了光纖的材料組成、幾何結(jié)構(gòu)及彎曲等因素對(duì)光纖的光敏、損耗和色散的影響及其規(guī)律。
　　對(duì)拉絲過(guò)程中的光纖建立軸向運(yùn)動(dòng)光纖的力學(xué)模型，推導(dǎo)光纖橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)的耦

3、合微分方程組。探討軸向速度為零的特殊情況下光纖的橫向振動(dòng)規(guī)律。研究了光纖縱向振動(dòng)產(chǎn)生的光纖折射率擾動(dòng)規(guī)律。
　　基于非線性應(yīng)變下布拉格光纖光柵（FBG）的耦合模方程，用數(shù)值模擬方法探討了線性應(yīng)變和二次應(yīng)變對(duì)FBG光譜的影響，得到了波長(zhǎng)漂移、半高寬及極值強(qiáng)度對(duì)應(yīng)變梯度的依賴(lài)關(guān)系。此外，還探討了啁啾系數(shù)、周期差、光柵長(zhǎng)度和調(diào)制系數(shù)對(duì)雙重啁啾FBG反射光譜、強(qiáng)度和半高全寬的影響。
　　為改進(jìn)在線制備全同光柵陣列的波長(zhǎng)一致性，提出一