光纖光柵傳感與光纖光柵激光器的應用研究.pdf

1、光纖光柵是一種重要的光纖型無源器件，它在光纖傳感、微波光子學以及光纖通信技術等領域有著重要的應用，得到了廣泛的研究和產業(yè)關注。本文針對光纖光柵在光纖傳感領域的兩個重要研究方向(光纖光柵傳感器的設計制作以及傳感信號的解調和復用)以及基于光纖光柵的DBR光纖激光器的應用技術進行了研究。
　　 本文首先簡介了光纖光柵出現(xiàn)的研究背景；介紹了光纖光柵傳感技術并對其研究熱點進行了分析和說明；介紹了光纖光柵激光器的應用情況。
　　 接

2、著介紹了光纖光柵的物理模型和基本理論工具(包括射線理論，耦合模理論和傳輸矩陣算法)；簡介了幾種主要的光纖光柵類型，并通過模擬計算分析了它們的光譜特性；介紹了幾種常見的光纖光柵制作方法以及本論文中所使用的光纖光柵制作系統(tǒng)。
　　 然后設計并通過實驗驗證了兩種基于光纖光柵復合結構的光纖光柵傳感器：研究基于光纖布拉格光柵法布里-珀羅腔的高分辨率傳感器，并通過一個掃頻單縱模半導體激光器實現(xiàn)了其傳感信號的低成本快速解調；研究了傾斜光纖光柵

3、(TFBG)與長周期光纖光柵(LPG)之間的包層模耦合特性，并實現(xiàn)了基于LPG-TFBG復合結構的振動傳感器。
　　 接下來提出了幾種光纖布拉格光柵傳感器的解調和復用技術：研究了基于低相干反射計的FBG傳感器解調技術，分別通過不同拓撲結構實現(xiàn)了FBG傳感器的復用，實現(xiàn)了基于結合低相干復用和空分復用的混合復用FBG多參量傳感網絡，并進行了甲烷濃度、溫度、應力等多種參量的測量實驗；提出了基于微波光子濾波器的FBG傳感器解調與復用方案

4、并進行了實驗驗證；研究了基于頻譜受限的FDML光纖激光器的FBG傳感器解調與復用系統(tǒng)的原理，并利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了相同波長的低反射率FBG傳感器的解調與復用，搭建了結合拉曼放大的頻譜受限FDML光纖激光器，并將其用于長距離傳感。
　　 最后在兩種不同的光纖上制作出了短腔布拉格反射式(DBR)光纖激光器。其中在細芯摻鉺光纖上制作的短腔DBR光纖激光器因具有很低的偏振拍頻頻率而適用于光纖傳感，通過實驗研究了其在水聽器和高靈敏度彎曲傳感器