基于級聯(lián)長周期光纖光柵的分布式FBG解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖布拉格光柵（FBG）傳感器是一個(gè)人們關(guān)注的熱點(diǎn)，因?yàn)樗鼘τ趹?yīng)變、溫度等物理量的敏感性，被普遍地運(yùn)用到了許多領(lǐng)域。由于它能夠?qū)獠ㄟM(jìn)行波長編碼的特點(diǎn)，所以波長技術(shù)解調(diào)是對其進(jìn)行檢測分析的最主要的途徑。級聯(lián)長周期光纖光柵（CLPG）因?yàn)槠渥V型豐富且易于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，被廣泛用作各種濾波器等其他器件。課題基于級聯(lián)長周期光纖光柵的光譜特性將其作為邊緣濾波器，實(shí)現(xiàn)了對分布式光纖布拉格光柵傳感信號的解調(diào)，從而測量出軸向應(yīng)變的變化。本文進(jìn)行的研究工作

2、，主要包括以下幾點(diǎn)：
　?。?）詳細(xì)地介紹光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展與分類，對光纖光柵解調(diào)技術(shù)和復(fù)用技術(shù)作了詳細(xì)的敘述。對近些年來級聯(lián)長周期光纖光柵在各個(gè)方面應(yīng)用領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。通過耦合模理論分析了光波在波導(dǎo)中的傳播情況。通過麥克斯韋方程對耦合模方程進(jìn)行推導(dǎo)，得出光纖光柵布拉格條件以及反射率公式。
　?。?）對光纖光柵的理論分析方法進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，重點(diǎn)介紹了耦合模理論、傳輸矩陣法和傅里葉變換法。用OptiGra

3、ting仿真軟件對長周期光纖光柵的透射譜進(jìn)行了仿真，并通過改變光柵周期、光柵長度、折射率調(diào)制深度、包層折射率幾方面的參數(shù)分析其對長周期光纖光柵透射譜的影響規(guī)律。
　?。?）介紹了級聯(lián)長周期光纖光柵的模式理論及級聯(lián)長周期光纖光柵透射譜公式的求解方法，使用Matlab對級聯(lián)長周期光纖光柵的透射譜進(jìn)行了仿真，并通過改變光柵之間的級聯(lián)距離、相移量及級聯(lián)光纖相對位置分析其對級聯(lián)長周期光纖光柵透射譜特性的影響規(guī)律。可以看出通過調(diào)整級聯(lián)距離、相

4、移量及級聯(lián)光纖相對位置等方法能夠靈活控制級聯(lián)長周期光纖光柵的輸出光譜，為級聯(lián)長周期光纖光柵的應(yīng)用提供了一定的理論指導(dǎo)。
　?。?）對基于級聯(lián)長周期光纖光柵的分布式FBG解調(diào)系統(tǒng)做了詳細(xì)的研究，在傳統(tǒng)的基于長周期光纖光柵邊緣濾波解調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于級聯(lián)長周期光纖光柵的分布式FBG解調(diào)技術(shù)。該解調(diào)技術(shù)是利用級聯(lián)長周期光纖光柵透射譜的多個(gè)線性區(qū)作為邊緣濾波器，同時(shí)使用了一個(gè)多通道的帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)了對軸向應(yīng)變的傳感。對于采用波分