光纖光柵傳感器解調技術研究.pdf

1、光纖光柵是近年來迅速發(fā)展的光纖器件,隨著寫入技術和解調技術的不斷改進,光纖光柵傳感器逐漸在生活中得到應用?？焖贉蚀_地對光柵信號解調是傳感器系統(tǒng)設計的關鍵問題之一,光纖光柵傳感器測量的傳感信息以波長編碼的形式被解調系統(tǒng)接收,通過測量波長的移動得到傳感信號的變化情況。因此,如何檢測光纖布拉格波長的微小變化,即對波長編碼的信號解調成為光纖光柵傳感器應用研究的重點問題。
　　為實現高穩(wěn)定性、高精度的波長干涉解調,本文在分析了光纖光柵傳感器

2、傳感機理和解調原理的基礎上,針對如何提高光纖光柵傳感器的解調技術及如何優(yōu)化解調系統(tǒng)性能的問題,開展了深入的研究。本論文的主要研究內容如下:
　　第一,詳細地闡述了光纖傳感器和光纖光柵傳感器的傳感機理和傳感特性,并對兩類傳感器進行了分析與比較,總結出各自的優(yōu)缺點。
　　第二,針對現有的各種光纖光柵傳感器解調技術,對其傳感解調原理作了詳細的研究,分別對其特性、優(yōu)缺點及其使用范圍進行了深入地剖析和討論。
　　第三,設計保偏光

3、纖環(huán)鏡(Polarization maintaining fiber, PMF)結構,提出了基于該結構的光纖布拉格光柵傳感解調方案,依據耦合模理論建立模型,應用Matlab7.0進行數值仿真分析,驗證了理論的正確性。
　　第四,在理論指導的基礎上,運用光學系統(tǒng)仿真軟件Optisystem7.0搭建光路模塊,進行系統(tǒng)仿真及光路模擬,模擬解調系統(tǒng)中光信號的傳輸過程,進一步驗證了該解調方案的可行性。
　　第五,在Matlab7.0

4、數值仿真和Optisystem7.0系統(tǒng)光路模擬的基礎上,搭建了解調系統(tǒng),并對所測得的實驗數據分別進行了分析,探討了輸入光波長和輸出光功率的分配特性,討論了結構參數對系統(tǒng)解調精度的影響,分析了該解調模型中保偏光纖長度、耦合器耦合系數及兩束偏振光相位差等參數的最優(yōu)設置范圍,證明系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、廣泛的適用性和較高的檢測靈敏度。
　　第六,調研了偏振分束器(polarizing beam splitters, PBS)在光纖光柵傳

5、感器波長解調中的應用,提出了第二種解調方案——基于PBS的光纖光柵傳感器解調方案。利用PBS的PMF偏振模式間干涉原理,建立理論模型,運用矩陣光學方法分析光路傳輸過程,研究溫度對PBS兩輸出臂輸出光功率的影響。
　　第七,依據基于PBS的光纖光柵傳感器解調方案,搭建光路系統(tǒng)并設計適用各種結構參數的電路模塊和基于LabVIEW的參數測定軟件,進行實驗驗證。實驗結果及仿真結果均與理論分析一致。在大于1nm解調范圍內,波長平均解調精度小