本文關(guān)鍵詞：基于傾斜光纖光柵的理論及傳感應(yīng)用研究　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 傾斜光纖光柵 透射譜 傳感 自激振蕩臨界點(diǎn) 高靈敏度

【摘要】：光纖光柵作為一種新型的無源器件,自出現(xiàn)起便因其體積小、重量輕、抗電磁干擾、可復(fù)用,與光纖無縫耦合等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域與光纖傳感領(lǐng)域中。傾斜光纖光柵(TFBG)作為光纖光柵家族中的新興成員,因其光柵柵面波矢與纖芯軸向呈一定夾角的特殊結(jié)構(gòu)引起了廣泛關(guān)注。本文首先介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外光纖布拉格光柵(FBG)傳感器及傾斜光纖光柵(TFBG)的研究現(xiàn)狀,而后以TFBG為研究對(duì)象,對(duì)不同角度下具體的模式耦合方式、透射譜特性及傳感特性進(jìn)行了理論分析、仿真與實(shí)驗(yàn)研究,并提出了一種基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)激光諧振放大的光纖傳感結(jié)構(gòu),獲得的主要成果如下:1.基于TFBG的特殊結(jié)構(gòu),提出了不同光柵傾角時(shí)TFBG中模式的具體耦合方式,根據(jù)耦合模方程對(duì)不同角度TFBG的耦合模方程與相位匹配條件進(jìn)行了推導(dǎo)和整理。同時(shí)對(duì)小角度TFBG透射譜及其主要影響因子(光柵傾角、光柵周期、光柵長(zhǎng)度、折射率調(diào)制深度)進(jìn)行了仿真研究,得到小角度TFBG的透射譜具體特性。2.分析了TFBG對(duì)外界溫度、所受縱向應(yīng)力及外界環(huán)境折射率(SRI)的傳感原理,并對(duì)不同角度下TFBG的傳感方程進(jìn)行了推導(dǎo)與整理。對(duì)小角度TFBG的對(duì)溫度、縱向應(yīng)力及SRI傳感進(jìn)行了仿真研究,得到小角度TFBG對(duì)這三個(gè)參量的傳感特性。3.對(duì)81oTFBG的傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)得不同階的包層模式、不同光偏振態(tài)時(shí)81oTFBG對(duì)溫度、縱向應(yīng)力、橫向負(fù)載及SRI有不同的傳感靈敏度,對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較與分析,為具體的傳感應(yīng)用提供了參考。4.提出了一種基于SOA激光諧振放大的光纖傳感結(jié)構(gòu),利用諧振腔自激振蕩臨界點(diǎn)完成傳感參量的檢測(cè)。對(duì)該傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析、仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒋齻鞲袇⒘康淖兓糯?0200倍進(jìn)行檢測(cè),具有極高的靈敏度,可以有效解決傳感中常見的靈敏度偏低問題。此外對(duì)該傳感結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),該結(jié)構(gòu)不存在遲滯且有較好的重復(fù)性,同時(shí)具有體積小、易集成、解調(diào)成本低等特點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Fiber grating is a new passive device, since it appears because of its small size, light weight, anti electromagnetic interference, reusable, and seamless fiber coupling and other advantages is widely used in the field of optical fiber communication and optical fiber sensing field. Tilted fiber grating (TFBG) as a new member of the family because of fiber grating. The special structure of vector and the fiber axis forms an angle of the grating surface wave has attracted wide attention. This paper first introduces the current domestic and foreign fiber Prague grating (FBG) sensor and tilted fiber grating (TFBG) research situation, and then to TFBG as the research object, depending on the angle under the specific mode coupling mode of transmission the spectral properties and sensing characteristics were analyzed in theory, simulation and experimental research, and put forward a kind of based on semiconductor optical amplifier (SOA) optical fiber sensing structure of laser resonant amplification, the main results are as follows: 1. The special structure of TFBG, the specific coupling mode TFBG mode different angle grating is proposed, according to the coupled mode equation of different angle TFBG mode coupling equations and phase matching conditions were derived and the order. At the same time, small angle TFBG transmission spectrum and its main influencing factors (grating angle, grating period, grating length, refractive index the rate of modulation depth) is studied, the specific characteristics of.2. TFBG are analyzed on the outside temperature by transmission spectrum of small angle TFBG, the longitudinal stress and refractive index (SRI) sensing principle, and the different angle of TFBG sensing equations were deduced and consolidation of small angle TFBG. The temperature, longitudinal stress and SRI sensor is simulated, by sensing properties of.3. sensing characteristics of small angle TFBG on the three parameters of 81oTFBG were studied, the measured cladding modes of different orders, different 81oTFBG to the temperature of light polarization state, longitudinal stress, transverse load sensing sensitivity and SRI are different, the results were compared and analyzed, to provide a reference for.4. presents a fiber optic sensing structure SOA laser resonant amplification based on sensing application, detection using resonant cavity oscillation critical point sensing parameters the structure of the sensor. By theoretical analysis, simulation and experimental validation experiments found that changes in the structure can be magnified 10200 times the sensing parameter were detected with high sensitivity, can effectively solve the problem of common low sensitivity sensor. In addition to further study of the sensing properties, does not exist the hysteresis and repeatability of the structure, and has the advantages of small volume, low cost, easy integration, demodulation, and has broad application prospect.

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：1376142