帶通長周期光纖光柵的高溫特性實驗與優(yōu)化.pdf

1、本文主要研究三種帶通長周期光纖光柵（LPFG）的高溫特性，包括偏置式帶通LPFG、透射式帶通LPFG和反射式帶通LPFG，并針對其普遍存在的缺點進行了優(yōu)化。論文首先根據(jù)長周期光纖光柵的耦合理論設(shè)計制作了三種帶通LPFG，隨后對三種帶通LPFG的高溫特性進行了分析。最后論文根據(jù)帶通LPFG分辨率低、解調(diào)復(fù)雜、不利于長距離測量等缺點，利用光柵自身優(yōu)化與環(huán)形激光器相結(jié)合，對其線寬進行了壓縮，實驗結(jié)果能與FBG兼容。論文的主要內(nèi)容包括：

2、　　1．將兩個諧振波長匹配的LPFG進行偏置熔接，制作成偏置式帶通LPFG。該帶通LPFG的傳光效率取決于兩段光纖包層的重合面積，對于均勻LPFG而言，偏置熔接會導(dǎo)致偶和效率很低，而實驗室利用CO2激光器制作的LPFG具有非對稱性，包層模能量分布不均，將能量相對集中部分進行熔接，可提高耦合效率。將其作為傳感器進行了高溫特性實驗，結(jié)果表明，其靈敏度能夠達到0.091 nm/℃。
　　2．利用一段纖芯不導(dǎo)光而包層導(dǎo)光的特種空芯光纖，將

3、兩個諧振波長匹配的LPFG連接起來，制作出了透射式帶通LPFG。空芯光纖的纖芯內(nèi)徑為13μm的空氣孔，外徑與單模光纖一致，由于空氣的折射率小于包層，不滿足全反射條件，空芯孔中的基模光會隨著傳輸距離的增加而逐漸消逝，被光柵耦合到包層中的光能夠繼續(xù)傳輸，遇到另一個匹配光柵后耦合回纖芯，從而實現(xiàn)帶通功能。我們對其高溫特性進行了研究，其靈敏度與單個LPFG類似，可以實現(xiàn)高溫的監(jiān)測。
　　3．在長周期光纖光柵的尾端熔接一段空芯光纖，熔接端面

4、用特殊的熔接方式進行處理，并將空芯光纖的尾端切平，實現(xiàn)反射式帶通特性。其中消除纖芯基模在熔接面處的反射是關(guān)鍵，在優(yōu)化熔接方法后，反射回來的包層模能量就不會被其他噪聲淹沒。我們對其進行了高溫特性實驗，由于受到實驗儀器的限制，實驗室的條件只能測到600℃。從實驗結(jié)果可以看出，其靈敏度為0.095nm/℃。
　　4.針對帶通長周期光纖光柵存在的譜線太寬、解調(diào)復(fù)雜、不利于長距離測量等問題，提出了優(yōu)化方法：一方面增加長周期光纖光柵的周期數(shù)，