基于光纖模間干涉和光纖光柵的光纖傳感器的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著光導(dǎo)纖維以及光纖通信的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)以其眾多的優(yōu)勢在傳感領(lǐng)域迅猛發(fā)展起來，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，光纖傳感器現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)種類繁多的傳感大家族。在光纖制作工藝不斷提升及不同光纖結(jié)構(gòu)研制成功的推動(dòng)下，光纖傳感器正以其獨(dú)特的優(yōu)勢進(jìn)入到新的領(lǐng)域中。
　　 光纖光柵作為光纖傳感器中常用的器件，以其較低的插入損耗、較好的穩(wěn)定性及抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳感領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，受到了人們的關(guān)注與研究。與此同時(shí)，光纖干涉?zhèn)鞲衅?，尤其是?/p>

2、幾年來基于光纖模間干涉的傳感器，因其較高的靈敏度及較低的成本，在傳感領(lǐng)域掀起了一陣研究熱潮。
　　 本文研究了兩種光纖模間干涉的傳感機(jī)理和三種不同的光纖光柵的傳感特性，并將兩者有機(jī)的結(jié)合起來構(gòu)成新型傳感器，并對新型傳感器的多參量同時(shí)測量特性進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容包括:
　　 1)概述了光纖光柵的發(fā)展歷史、分類及在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，并對光纖傳感器的傳感原理、分類及面臨的問題進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。簡單描述了光纖模間干

3、涉?zhèn)鞲衅鞯难芯窟M(jìn)展，并對實(shí)現(xiàn)光纖模間干涉的幾種原理和方法分別做了概述。
　　 2)介紹了單模-多模-多模(SMS)結(jié)構(gòu)的多模干涉原理，對其理論模型進(jìn)行了闡述，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值仿真，并對長周期光纖光柵的(LPFG)的傳感特性進(jìn)行了描述?；赟MS結(jié)構(gòu)的多模干涉原理和長周期光纖光柵的傳感原理，提出了一種SMS結(jié)構(gòu)和長周期光纖光柵級聯(lián)實(shí)現(xiàn)溫度和折射率同時(shí)測量的傳感器。利用干涉譜特征波長和長周期光纖光柵對溫度和折射率的不同靈敏系數(shù)，實(shí)

4、現(xiàn)同時(shí)測量，溫度和折射率的測量精度可分別達(dá)到±0.59℃和±0.0013。
　　 3)分析了多模-單模-多模(MSM)結(jié)構(gòu)的基本理論，對其傳感原理進(jìn)行了闡述，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值仿真，與此同時(shí)，對光纖布拉格光柵(FBG)的溫度和應(yīng)變特性進(jìn)行了分析。基于MSM+FBG結(jié)構(gòu)的傳感特性，及這兩個(gè)結(jié)構(gòu)對溫度和應(yīng)變的不同響應(yīng)特性，構(gòu)成對溫度和應(yīng)變同時(shí)測量的光纖傳感器。利用干涉譜特征波長和FBG對溫度和應(yīng)變的不同靈敏度系數(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量，溫