在地層能源勘探、開發(fā)及油氣儲運等領(lǐng)域,實時準(zhǔn)確的獲取多波場地震波信號、管道偏移(彎曲)量等矢量信息,對于描述地層結(jié)構(gòu)、評價鉆井狀態(tài)和保障工程安全都具有重要意義。光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)憑借其應(yīng)變響應(yīng)靈敏度高、尺寸小、耐腐蝕、抗電磁干擾、易于組網(wǎng)復(fù)用等優(yōu)勢,在以上領(lǐng)域的傳感應(yīng)用中受到了很大的關(guān)注。但是由于傳統(tǒng)FBG自身的幾何對稱性和波長解調(diào)的交叉靈敏性,限制了其在矢量振動或偏移(彎曲)檢測方面的應(yīng)用。在本論文的研究中,提出了具有非對稱幾何結(jié)構(gòu)的新型FBG加工工藝,結(jié)合矢量分析數(shù)據(jù)處理及信號解調(diào)方法,研制了多種具備矢量應(yīng)變響應(yīng)的FBG傳感器,既保留了傳統(tǒng)普通FBG的特性(強抗干擾能力和高復(fù)用性等性能)、又突破了一些FBG的固有傳感限制(彎曲不靈敏和交叉靈敏等問題),旨在解決石油工程行業(yè)等領(lǐng)域所需求的矢量傳感檢測問題。本論文的主要內(nèi)容包括:1.綜述了基于光纖干涉結(jié)構(gòu)和光纖光柵結(jié)構(gòu)的矢量應(yīng)變傳感器發(fā)展現(xiàn)狀。對比分析了傳統(tǒng)FBG、包層FBG和傾斜FBG的模式耦合特性。論述了幾種常規(guī)的FBG加工制作方法,及紫外激光和飛秒激光寫制FBG的主要原理。提出了提高F... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

可以將前向傳輸?shù)囊粋�模式圖2.3.3LPG示意圖。。強烈耦合至同向LPG作為透射式的光柵

較差的反射光譜厘米的太大的傳輸損耗。為了實現(xiàn)偏芯的柵區(qū)結(jié)構(gòu)，纖的高低位置，為離軸刻寫。聚焦位置可以通過激光經(jīng)過光纖后的衍射光斑正后方，而在進行離軸刻寫時，光斑將產(chǎn)生一定偏離。過程中，由于柵。相對于普通圖3.1.2DCF 在刻寫DCF刻寫狀態(tài)，監(jiān)測光柵的反射光譜，并且如此長度的b），在光纖的后方放置一光屏觀察衍射光斑位置，常規(guī)基于飛秒激光器和相位掩模板的光纖光柵刻寫系統(tǒng)。II 型光柵的高激光能量刻寫方法會導(dǎo)致光柵過[90]，所以為了獲取更好的光譜特性，我們利用在刻寫前，進行了熔接在兩纖的高低位置，將激光的聚焦位置恰好位于FBG 的刻寫，偏芯前，進行了 15熔接在兩段普通單模光纖（激光的聚焦位置恰好位于FBG天的載氫處理（普通單模光纖（SMF刻寫中，聚焦位置偏離光60℃）實現(xiàn)光路的連太大的傳輸損耗。為了實現(xiàn)偏芯的柵區(qū)結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的刻寫DCF 內(nèi)芯的上部，10MPDCF，內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的刻寫FBG）實現(xiàn)光路的連標(biāo)準(zhǔn)的刻寫為離軸刻寫。聚焦位置可以通過激光經(jīng)過光纖后的衍射光斑

分別研究了傳感器的線性響應(yīng)和方向性響應(yīng)。首先以0.01 mm的柵區(qū)方位角，因為根據(jù)圖3.3.3圖 3.3.3為了測試傳感器2D 平面所產(chǎn)生的位移情況如圖的位移增量，測試傳感器的線性度響應(yīng)，在此過程中位移方向控制朝向（a）偏芯FBG（a）給出了傳感器在為了測試傳感器的方向性響應(yīng)，首先對傳感器施加第三章 基于偏芯sinL D L 3.2.1反射光譜的線性響應(yīng)，（3.2.1 節(jié)中分析的模場偏移，而且熔接點的耦合效率也在一定的方向性響應(yīng)，首先對傳感器施加FBG 的三維位移（彎曲）傳感器=cossin2 2( )2 2R d LR RR RL L DR R 小節(jié)中的分析，此時基模模場相對于0-0.14 mm353.3.2 所示，在兩個固定端間隔發(fā)生變R），產(chǎn)生的是軸向的位移變化 d（2 b）偏芯0.14 位移變化范圍內(nèi)的光譜響應(yīng)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]耐高溫光纖光柵的飛秒激光制備及其應(yīng)用研究[D]. 陳超.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
[1]飛秒激光制造微型FP光纖傳感器機理與技術(shù)研究[D]. 李明.中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所） 2008



本文編號：2903830