光纖光柵傳感與光纖光柵激光器的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖光柵是一種重要的光纖型無源器件，它在光纖傳感、微波光子學(xué)以及光纖通信技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，得到了廣泛的研究和產(chǎn)業(yè)關(guān)注。本文針對光纖光柵在光纖傳感領(lǐng)域的兩個(gè)重要研究方向(光纖光柵傳感器的設(shè)計(jì)制作以及傳感信號的解調(diào)和復(fù)用)以及基于光纖光柵的DBR光纖激光器的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先簡介了光纖光柵出現(xiàn)的研究背景；介紹了光纖光柵傳感技術(shù)并對其研究熱點(diǎn)進(jìn)行了分析和說明；介紹了光纖光柵激光器的應(yīng)用情況。
　　 接

2、著介紹了光纖光柵的物理模型和基本理論工具(包括射線理論，耦合模理論和傳輸矩陣算法)；簡介了幾種主要的光纖光柵類型，并通過模擬計(jì)算分析了它們的光譜特性；介紹了幾種常見的光纖光柵制作方法以及本論文中所使用的光纖光柵制作系統(tǒng)。
　　 然后設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種基于光纖光柵復(fù)合結(jié)構(gòu)的光纖光柵傳感器：研究基于光纖布拉格光柵法布里-珀羅腔的高分辨率傳感器，并通過一個(gè)掃頻單縱模半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)了其傳感信號的低成本快速解調(diào)；研究了傾斜光纖光柵

3、(TFBG)與長周期光纖光柵(LPG)之間的包層模耦合特性，并實(shí)現(xiàn)了基于LPG-TFBG復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動傳感器。
　　 接下來提出了幾種光纖布拉格光柵傳感器的解調(diào)和復(fù)用技術(shù)：研究了基于低相干反射計(jì)的FBG傳感器解調(diào)技術(shù)，分別通過不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了FBG傳感器的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了基于結(jié)合低相干復(fù)用和空分復(fù)用的混合復(fù)用FBG多參量傳感網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行了甲烷濃度、溫度、應(yīng)力等多種參量的測量實(shí)驗(yàn)；提出了基于微波光子濾波器的FBG傳感器解調(diào)與復(fù)用方案

4、并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；研究了基于頻譜受限的FDML光纖激光器的FBG傳感器解調(diào)與復(fù)用系統(tǒng)的原理，并利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了相同波長的低反射率FBG傳感器的解調(diào)與復(fù)用，搭建了結(jié)合拉曼放大的頻譜受限FDML光纖激光器，并將其用于長距離傳感。
　　 最后在兩種不同的光纖上制作出了短腔布拉格反射式(DBR)光纖激光器。其中在細(xì)芯摻鉺光纖上制作的短腔DBR光纖激光器因具有很低的偏振拍頻頻率而適用于光纖傳感，通過實(shí)驗(yàn)研究了其在水聽器和高靈敏度彎曲傳感器