相移光纖光柵傳輸特性及傳感應用的研究.pdf

1、自光纖光柵問世以來，憑其具有熔接損耗小，抗電磁干擾，耐腐蝕，體積小，測量靈敏度高，成本低廉等優(yōu)點，迅速在應變傳感器、溫度傳感器，壓力傳感器等傳感領(lǐng)域中得到廣泛應用，同時光纖光柵也在光通信領(lǐng)域中成為一大研究熱點。
　　隨著光纖光柵應用的廣泛，各種結(jié)構(gòu)不一的光柵應運而生。相移光纖光柵是在均勻的光纖布拉格光柵中引入一個或多個相移點，從而在透射譜中打開單個或多個極窄的透射窗口。因為相移光纖光柵是基于光纖布拉格光柵制作的，所以相移光纖光柵在

2、具有光纖布拉格光柵特性的同時，又因其透射譜中打開小于1pm的極窄透射窗口，使得相移光纖光柵在傳感應用上具有比普通光纖光柵更高的靈敏度和更精確的結(jié)果。
　　本文首先對光纖光柵的發(fā)展，分類，應用以及制作進行了簡要的介紹。然后通過對均勻光纖光柵耦合理論進行推導，在此基礎(chǔ)上推導出相移光纖光柵的傳輸矩陣?；趥鬏斁仃嚨姆治龅弥绊懴嘁乒饫w光柵傳輸特性的因素主要有:光柵的周期，長度，交流耦合系數(shù)，相移量的大小，相移點的數(shù)量，相移點的位置。為了

3、進一步研究相移光纖光柵的傳輸特性，本文利用MATLAB逐一對這些因素進行仿真模擬分析研究。發(fā)現(xiàn)光柵周期的改變只影響反射帶的帶寬，而對主反射帶的反射率無影響。主反射帶的反射率都隨著長度和交流耦合系數(shù)的增加而得到提升。長度的增加使得主反射帶的帶寬變窄，而交流耦合系數(shù)的增加恰好起到相反的效果。當交流耦合系數(shù)以某一函數(shù)變化時，對反射譜具有折射率切趾的效果，使得反射譜得到了很好的改善，更適于應用在傳感上。只有相移的大小能改變透射窗口的位置。相移點

4、的位置則能改變透射窗口的透射率。隨著相移點數(shù)量的增加，兩個主反射帶之間，出現(xiàn)較多的次反射帶，使得光柵具有多波長濾波特性，兩主反射帶的間距也增大了，但同時降低了主反射帶的反射率。通過讓具有多個相移點的相移光纖光柵相移點的位置按照切趾函數(shù)形式進行分布，兩主反射帶內(nèi)側(cè)的旁瓣得到了很好的抑制，但是位于外側(cè)的旁瓣卻得到增強。
　　通過分析相移光纖光柵分別在應變和溫度的單獨影響下，發(fā)現(xiàn)其中心波長的漂移與應變和溫度的變化呈現(xiàn)出了良好的線性關(guān)系。