光纖Bragg光柵應力傳感與網絡研究.pdf

1、光纖光柵是逐步發(fā)展起來的新興光學元器件,它的出現(xiàn)使全光通信與全光傳感網絡成為了可能。由于光纖光柵在傳感系統(tǒng)中既扮演傳感元件又扮演傳輸元件的角色,以及它采用波長調制的傳感方式,使其具有小巧靈活,耐腐蝕,抗電磁干擾,靈敏度高,易于復用成網等諸多優(yōu)點,被廣泛的應用于航空航天,民用建筑,醫(yī)學化工,電力設備等諸多特殊傳感監(jiān)測領域。本論文的主要研究內容包括:
　　1.從耦合模理論出發(fā),對光纖 Bragg光柵的數學模型進行了詳細的推導研究,得出

2、設計光纖 Bragg光柵的中心波長的表達式lB=2nefL,并根據FBG的數學模型對其光譜特性進行了詳細的仿真。由此結合理論給出制作具有優(yōu)良傳感特性的光纖Bragg光柵的結論,為光纖光柵的制作與應用提供了理論借鑒。
　　2.首先由光纖布拉格光柵受外界應力作用后產生的彈光效應出發(fā),詳細的推導與研究了光纖Bragg光柵的應力傳感模型。隨后,從均勻軸向應力與均勻橫向應力出發(fā),分別理論分析了在兩種應力下的FBG數學模型,并對分析中的模型進

3、行了相應的仿真與研究。同時,結合理論分析,對兩種受力狀態(tài)下FBG的光譜特性給出了相應的結論。
　　由于橫向受力下的FBG具有特殊光譜特性,進而基于傳輸矩陣分析法再深入研究分析局部橫向應力下的光柵光譜特性。理論研究與數值仿真分析表明在局部中間位置受力下,FBG的分裂譜中分裂點的波長與應力呈線性關系,并具有一定的周期。同時,用近似傳輸矩陣分析法推導給出了它們的表達式與周期應力值。最后,分析了不同位置的局部橫向受力的FBG光譜,給出了結