新型快速光纖Bragg光柵解調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵是一種刻蝕于光導(dǎo)纖維上的一種無(wú)源光子器件，其纖芯折射率沿軸向呈周期性變化。光纖光柵不僅具有光纖的優(yōu)點(diǎn)，還是一種性能優(yōu)越的波長(zhǎng)敏感元件，對(duì)不同環(huán)境參量(溫度、壓力和應(yīng)變)具有不同的響應(yīng)靈敏度，也可以將多個(gè)光纖光柵串在一起組成光纖光柵陣列，同時(shí)光柵陣列可以與時(shí)分、波分、空分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳感。由于多數(shù)傳統(tǒng)光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)體積較大(如光譜儀法)，價(jià)格昂貴等，無(wú)法應(yīng)用到工業(yè)實(shí)踐中。因此，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)高精度、快速、低成本

2、的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的，成為光柵傳感研究的熱點(diǎn)之一。
　　 本文采用虛擬儀器技術(shù)，通過(guò)比較分析常見(jiàn)的光纖Bragg光柵傳感系統(tǒng)的解調(diào)方法，提出一種新的基于M-Z干涉儀正交信號(hào)處理法的光纖光柵(FBG)，應(yīng)變傳感解調(diào)方案，并用懸臂梁拉伸光柵，驗(yàn)證該解調(diào)方法應(yīng)用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感的可行性。
　　 具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ①通過(guò)耦合模理論(coupled-mode theory，CMT)建立光纖FBG的傳感的理論

3、模型，得到光纖FBG的光譜特性曲線(xiàn)；闡述了光纖FBG的溫度、應(yīng)變傳感理論，詳細(xì)分析了FBG在傳感應(yīng)用中的常用解調(diào)方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了光纖FBG中心波長(zhǎng)偏移與溫度、應(yīng)變變化的線(xiàn)性關(guān)系。
　　 ②闡述正交延遲采樣的基本原理，并用LabVIEW程序進(jìn)行仿真，驗(yàn)證正交延遲采樣與正交信號(hào)處理法的正確性。
　　 ③構(gòu)建了的基于M-Z干涉儀的正交信號(hào)處理法的光纖Bragg光柵應(yīng)變解調(diào)系統(tǒng)，使用相位補(bǔ)償和相位展開(kāi)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)偏移量的