長(zhǎng)周期塑料光纖光柵的傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵及其在光纖傳感器和光纖通信中的應(yīng)用研究引起了人們普遍的關(guān)注，光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾、信號(hào)帶寬大、靈敏度高、易于復(fù)用、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，是最近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無(wú)源器件之一。塑料光纖光柵具有良好的柔性，遠(yuǎn)低于石英光纖光柵的楊氏模量使得其在應(yīng)變傳感方面具有廣闊的應(yīng)用空間。 本文的研究工作主要圍繞長(zhǎng)周期塑料光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)，并同石英光纖光柵進(jìn)行了對(duì)比分析，主要內(nèi)容包括： 介紹了分析光纖光柵特性的

2、基本理論，用耦合模理論分析了均勻周期布喇格光柵和長(zhǎng)周期光纖光柵的光譜特性，并簡(jiǎn)要介紹了傳輸矩陣法和傅氏變換法等其他光纖光柵典型理論。 介紹了利用布喇格光柵和長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行傳感測(cè)量的理論基礎(chǔ)，并對(duì)它們?cè)趥鞲袦y(cè)量過(guò)程中溫度靈敏度和應(yīng)變靈敏度系數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 塑料光纖和石英光纖不能直接簡(jiǎn)單耦合，為了便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，本文介紹了一套基于圖像識(shí)別和功率自動(dòng)反饋調(diào)整的三維石英光纖和塑料光纖自動(dòng)耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定

3、性，單模石英光纖的耦合損耗可低達(dá)0.5dB～0.8dB。 分別構(gòu)建了長(zhǎng)周期塑料光纖光柵的應(yīng)變和溫度傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，長(zhǎng)周期塑料光纖光柵的應(yīng)變靈敏度系數(shù)為1.144pm/με，已經(jīng)測(cè)得的最大應(yīng)變量為1.267％。在溫度傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，分別測(cè)得了不同溫度下光纖光柵的透射譜，溫度靈敏度系數(shù)56.23pm/℃。同時(shí)在上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，采用布喇格光柵進(jìn)行了溫度和應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同長(zhǎng)周期塑料光纖光柵進(jìn)行了對(duì)比分析。