三角形光譜光纖光柵的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、光纖光柵的波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，光纖光柵傳感器能否得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題是開(kāi)發(fā)高精度、低價(jià)格的解調(diào)儀器。三角形光譜光纖光柵（TFBG）在其帶寬范圍內(nèi)，反射率與入射光波長(zhǎng)的改變成線性關(guān)系。可以利用這個(gè)特性，將波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為光功率信號(hào)，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)功能。同時(shí)，它具有光纖光柵的體積小、與光纖兼容、制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，在光通信領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。 本文設(shè)計(jì)、制作了具有三角形光譜的光纖光柵，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分析了該光柵的光

2、譜特性。而后在對(duì)國(guó)內(nèi)外光纖光柵傳感技術(shù)及其傳感信號(hào)解調(diào)技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于三角形光柵的具有溫度不敏感性的傳感信號(hào)解調(diào)方案。本論文的主要工作如下： （1）研究了光纖布拉格光柵的傳感原理與目前主要的FBG傳感信號(hào)解調(diào)方法。探討了光纖光柵的兩種分析方法：耦合模理論和傳輸矩陣法。并使用Matlab軟件對(duì)均勻光柵、啁啾光柵以及切趾光柵的光譜特性進(jìn)行模擬計(jì)算。 （2）設(shè)計(jì)了三角形光柵的折射率以及周期分布

3、，并利用傳輸矩陣法，進(jìn)行模擬計(jì)算得到三角形光柵的反射譜。而后針對(duì)反射譜中出現(xiàn)的震蕩與旁瓣，運(yùn)用不同的切趾函數(shù)進(jìn)行切趾，并找到了最優(yōu)化的切趾方式。 （3）采用掃描法制作三角形光柵。在制作過(guò)程中，使用三角形板以及啁啾相位掩模板分別完成對(duì)三角形光柵的折射率和周期的調(diào)制，得到反射率和諧振波長(zhǎng)均為線性遞增的光柵結(jié)構(gòu)。而后通過(guò)在寫入系統(tǒng)中加入切趾板，制作了切趾的三角形光柵，并對(duì)制作結(jié)果進(jìn)行了分析。 （4）研究了光柵參數(shù)的改變對(duì)三角形