非均匀光纤光栅制作与特性研究

发布时间：2023-06-18 01:40

　　与传统的电传感器相比,光纤光栅传感器具有其固有的优点,如体积小、抗干扰、耐高温高压环境等,因此在光纤传感领域具有越来越广泛地应用。特别是均匀光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG),由于成熟的刻写技术,已经广泛的应用于光纤光栅传感测量领域。然而,对于非均匀光纤光栅,如相移光纤光栅(Phase shift fiber grating,PSFG))、莫尔光纤光栅、超结构光纤光栅(Superstructure fiber grating,SFG)等等,由于其复杂的周期变化以及刻写技术的限制并未得到广泛地研究与应用。本文首先理论分析了PSFG和SFG的传感机理,然后基于普通单模FBG的刻写方法—相位掩膜法,通过采取调整光路、更换材料以及与光纤Fabry-Perot(FP)腔级联等措施,制作了小尺寸、多功能的非均匀光纤光栅,包括PSFG、SFG和结构相移光栅。此外,实验研究了上述非均匀光纤光栅对环境温度、拉力、压强和折射率等的传感响应特性。本论文主要的研究内容和实验结论概括如下:(1)首先利用传输矩阵法理论分析了FBG、PSFG、SFG和结构相移光栅的光波传输特性;使用M...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 光纤光栅的分类与制作技术
        1.2.1 光纤光栅的分类
        1.2.2 光纤光栅的成栅机制
        1.2.3 光纤FBG制作技术
        1.2.4 相移光纤光栅制作技术
        1.2.5 超结构光纤光栅制作技术
    1.3 本论文的研究目、创新性以及主要研究内容
第二章 非均匀光纤光栅及其传感理论研究
    2.1 非均匀光纤光栅理论分析
        2.1.1 均匀FBG耦合模理论
        2.1.2 均匀FBG传输矩阵法分析
        2.1.3 PSFG传输矩阵法分析
        2.1.4 SFG传输矩阵法分析
        2.1.5 结构相移光栅传输矩阵法分析
    2.2 几种非均匀光纤光栅光谱模拟
        2.2.1 均匀FBG光谱模拟
        2.2.2 PSFG光谱模拟
        2.2.3 SFG光谱模拟
    2.3 非均匀光纤光栅传感理论
        2.3.1 光栅温度拉力传感特性
        2.3.2 光栅-FP腔传感特性
        2.3.3 多参量传感理论
    2.4     本章小节
第三章 相移光纤光栅制作与传感特性研究
    3.1 制作普通FBG
    3.2 基于遮挡法的PSFG制作及传感特性研究
        3.2.1 制作PSFG
        3.2.2 PSFG温度拉力传感特性
    3.3 结构相移光栅制作及传感特性研究
        3.3.1 制作光栅-感光胶腔
        3.3.2 光栅-感光胶腔传感特性研究
        3.3.3 制作结构相移光栅
        3.3.4 结构相移光栅传感特性研究
    3.4 本章小节
第四章 超结构光纤光栅制作与传感特性研究
    4.1 超结构光纤光栅的制作
        4.1.1 制作SMF-SFG
        4.1.2 制作SCF-SFG
    4.2 超结构光纤光栅传感特性研究
        4.2.1 SMF-SFG传感特性
        4.2.2 SCF-SFG传感特性
    4.3 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 主要工作总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果



本文编号：3834531