光纖Bragg光柵應(yīng)力傳感與網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、光纖光柵是逐步發(fā)展起來(lái)的新興光學(xué)元器件,它的出現(xiàn)使全光通信與全光傳感網(wǎng)絡(luò)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(zhǎng)調(diào)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(fù)用成網(wǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于航空航天,民用建筑,醫(yī)學(xué)化工,電力設(shè)備等諸多特殊傳感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.從耦合模理論出發(fā),對(duì)光纖 Bragg光柵的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)研究,得出

2、設(shè)計(jì)光纖 Bragg光柵的中心波長(zhǎng)的表達(dá)式lB=2nefL,并根據(jù)FBG的數(shù)學(xué)模型對(duì)其光譜特性進(jìn)行了詳細(xì)的仿真。由此結(jié)合理論給出制作具有優(yōu)良傳感特性的光纖Bragg光柵的結(jié)論,為光纖光柵的制作與應(yīng)用提供了理論借鑒。
　　2.首先由光纖布拉格光柵受外界應(yīng)力作用后產(chǎn)生的彈光效應(yīng)出發(fā),詳細(xì)的推導(dǎo)與研究了光纖Bragg光柵的應(yīng)力傳感模型。隨后,從均勻軸向應(yīng)力與均勻橫向應(yīng)力出發(fā),分別理論分析了在兩種應(yīng)力下的FBG數(shù)學(xué)模型,并對(duì)分析中的模型進(jìn)

3、行了相應(yīng)的仿真與研究。同時(shí),結(jié)合理論分析,對(duì)兩種受力狀態(tài)下FBG的光譜特性給出了相應(yīng)的結(jié)論。
　　由于橫向受力下的FBG具有特殊光譜特性,進(jìn)而基于傳輸矩陣分析法再深入研究分析局部橫向應(yīng)力下的光柵光譜特性。理論研究與數(shù)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(diǎn)的波長(zhǎng)與應(yīng)力呈線性關(guān)系,并具有一定的周期。同時(shí),用近似傳輸矩陣分析法推導(dǎo)給出了它們的表達(dá)式與周期應(yīng)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(jié)