基于光纖模間干涉和光纖光柵的光纖傳感器的實驗研究.pdf

1、隨著光導纖維以及光纖通信的發(fā)展，光纖傳感技術以其眾多的優(yōu)勢在傳感領域迅猛發(fā)展起來，經過三十多年的發(fā)展，光纖傳感器現(xiàn)在已經發(fā)展成為一個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構研制成功的推動下，光纖傳感器正以其獨特的優(yōu)勢進入到新的領域中。
　　 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，在光纖傳感領域發(fā)揮了重大作用，受到了人們的關注與研究。與此同時，光纖干涉?zhèn)鞲衅鳎绕涫墙?/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理和三種不同的光纖光柵的傳感特性，并將兩者有機的結合起來構成新型傳感器，并對新型傳感器的多參量同時測量特性進行了理論及實驗研究。主要內容包括:
　　 1)概述了光纖光柵的發(fā)展歷史、分類及在傳感領域的應用，并對光纖傳感器的傳感原理、分類及面臨的問題進行了詳細的介紹和分析。簡單描述了光纖模間干

3、涉?zhèn)鞲衅鞯难芯窟M展，并對實現(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)結構的多模干涉原理，對其理論模型進行了闡述，對其結構進行了數(shù)值仿真，并對長周期光纖光柵的(LPFG)的傳感特性進行了描述。基于SMS結構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結構和長周期光纖光柵級聯(lián)實現(xiàn)溫度和折射率同時測量的傳感器。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

4、現(xiàn)同時測量，溫度和折射率的測量精度可分別達到±0.59℃和±0.0013。
　　 3)分析了多模-單模-多模(MSM)結構的基本理論，對其傳感原理進行了闡述，并對其結構進行了數(shù)值仿真，與此同時，對光纖布拉格光柵(FBG)的溫度和應變特性進行了分析?；贛SM+FBG結構的傳感特性，及這兩個結構對溫度和應變的不同響應特性，構成對溫度和應變同時測量的光纖傳感器。利用干涉譜特征波長和FBG對溫度和應變的不同靈敏度系數(shù)，實現(xiàn)同時測量，溫