多芯光纖光柵的特性及其在光纖傳感方面應(yīng)用的研究.pdf

1、隨著對光纖光柵特性及優(yōu)點的不斷深入研究，光纖光柵不斷被應(yīng)用于光纖傳感和光纖通信領(lǐng)域，成功吸引了國內(nèi)外學(xué)者的眼球。光纖光柵傳感器采用波長編碼，抗電磁干擾，可復(fù)用性強，且體積小，重量輕，適用于各種應(yīng)用場合。本文的主要工作是基于多芯光纖旁軸芯子光柵的彎曲敏感特性，設(shè)計七芯光纖光柵位移傳感器、七芯光纖光柵靜力水準儀、以及雙芯光纖光柵加速度傳感器。
　　本文首先對雙芯光纖和七芯光纖的模場特性及雙折射效應(yīng)進行仿真分析，接著對多芯光纖光柵的彎曲

2、敏感特性進行理論分析。由于多芯光纖的旁軸芯子不在中性軸上，故彎曲會改變旁軸芯子光柵的中心波長。實驗中所使用的雙芯光纖光柵對彎曲曲率的靈敏度為3.37×10-3/cm-1，七芯光纖光柵對彎曲曲率的靈敏度為2.705×10-3/cm-1。
　　利用七芯光纖旁軸芯子光柵的彎曲敏感特性制作‘Ω’形位移傳感器，實驗獲得系統(tǒng)的線性靈敏度為0.395nm/mm。利用‘Ω’形線位移傳感器原理設(shè)計靜力水準儀，實驗得到旁軸芯子光柵的中心波長漂移量與水

3、位變化量之間的關(guān)系為1.8017nm/mm，可測量水位精度為1μm，比現(xiàn)在市場上靜力水準儀的精度0.01mm提高1個量級。
　　基于雙芯光纖光柵彎曲特性，設(shè)計了一種新型的光纖光柵加速度傳感器，并分別從理論和實驗上對其進行分析和測量。理論分析得到基于雙芯光纖光柵的加速度傳感器的靈敏度為0.2995nm/g，諧振頻率為10.2Hz。實驗數(shù)據(jù)表明傳感器的測量靈敏度為0.314nm/g，諧振頻率為9.7Hz，故此傳感器可用來測量幅值小，頻