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1650nm波段应力长周期光栅及其温度传感实验研究

作　者: 王晶
导　师: 王智
学　校: 北京交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 1650nm波段长周期光纤光栅应力温度传感器
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
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内容摘要

长周期光纤光栅(LPG)的谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感,而LPG传感器无后向反射,在传感测量系统中不需要隔离器,重量轻、易与光纤耦合、不受电磁干扰且具有良好的温度、弯曲、扭曲、浓度和折射率灵敏度,因此它的研究越来越受到重视、应用也越来越广泛。本文采取理论与实验相结合的方法,主要研究的是在1650nm波段,长周期光纤光栅的线性特性以及用于温度传感的实验研究。一方面在理论上,结合分段均匀法、模式耦合理论和快速傅里叶变换,模拟了1650nm波段下,LPG的光谱响应特性、时延和色散特性、多模耦合特性以及温度传感特性；并对耦合强度分别为π/4和π/2时的LPG、级联LPG以及多个级联LPG的光谱响应特性作了分析；同时在LPG温度传感方面,讨论了不同包层材料热光系数或者不同光栅周期影响下的特性。另一方面从实验上,利用周期压力使光纤产生微弯的原理设计了一种应力型引入LPG结构,并运用它写入的LPG进行1650nm波段的温度传感的实验研究；设置了一组对照实验来说明此温度传感器的稳定性。得出LPG温度传感器的灵敏度约为0.4nm／℃,与理论有很好的吻合,且对于实验中插入损耗、消光比、温度传感和折射率的影响等作了一定的分析。本文对于1650nm处U波段的光纤传感方面研究具有非常重要的参考意义。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
序  8-11
1 引言  11-19
  1.1 长周期光纤光栅  11
  1.2 光纤光栅传感器  11-12
  1.3 LPG温度传感器  12-17
    1.3.1 自干涉型级联LPG温度传感器  12-13
    1.3.2 干涉型级联LPG温度传感器  13-15
    1.3.3 新型级联LPG温度传感器  15-17
  1.4 本文的主要工作  17-18
  1.5 本文的主要意义  18-19
2 理论分析  19-33
  2.1 转移矩阵法  19-24
    2.1.1 分段均匀法  19-20
    2.1.2 LPG的光谱  20-22
    2.1.3 级联LPG的光谱  22-24
    2.1.4 LPGs的光谱  24
  2.2 LPG的时延和色散特性  24-26
    2.2.1 时延特性  24-25
    2.2.2 色散特性  25-26
  2.3 LPG的多模耦合  26-30
    2.3.1 LPG的折射率调制  26-28
    2.3.2 LPG的多模耦合  28-30
  2.4 LPG的温度传感特性  30-33
    2.4.1 LPG温度特性  30-31
    2.4.2 理论模拟曲线  31-32
    2.4.3 曲线分析  32-33
3 温度传感实验  33-44
  3.1 设计原理  33-34
    3.1.1 引入LPG机构原理  33-34
    3.1.2 温度传感原理  34
  3.2 装置说明  34-37
    3.2.1 引入LPG机构  34-35
    3.2.2 温度传感  35-37
  3.3 实验结果  37-40
    3.3.1 引入LPG及LPGs结果  37-38
    3.3.2 温度传感结果  38-40
  3.4 实验分析  40-44
    3.4.1 LPG特性分析  40-41
    3.4.2 LPG传感器分析  41-44
4 小结  44-46
  4.1 本文主要工作和成绩  44-45
  4.2 本文工作不足  45
  4.3 研究设想  45-46
参考文献  46-47
附录A  47-50
附录B  50-51
索引  51-52
作者简历  52-54
学位论文数据集  54

1650nm波段应力长周期光栅及其温度传感实验研究

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