用于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的光纖光柵陣列和新型光柵器件研究.pdf

1、大規(guī)模光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的分立光纖器件構(gòu)建這樣的網(wǎng)絡(luò)不僅技術(shù)上遇到障礙，而且在制造技術(shù)上也遇到越來(lái)越大的困難。光纖光柵技術(shù)的發(fā)展，為大規(guī)模光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供了一種便于工業(yè)化生產(chǎn)的方式。在這些系統(tǒng)中，光纖光柵已不僅僅是一種單一的波長(zhǎng)器件或傳感單元，而是作為一種大規(guī)模光纖傳感系統(tǒng)的功能器件和制造工藝技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。隨著光纖光柵應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，各種不同結(jié)構(gòu)、不同功能和多功能集成的光纖光柵器件不斷涌現(xiàn)，使得構(gòu)建具有

2、更復(fù)雜功能和更良好性能的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)成為可能。這為光纖光柵和相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用開拓更大領(lǐng)域的同時(shí)，也為基礎(chǔ)理論研究提出了一系列新的課題，對(duì)其研究必須發(fā)展新的理論和實(shí)驗(yàn)研究方法。本文以大規(guī)模光纖光柵傳感陣列為背景，對(duì)單根光纖上制作多組光纖光柵的系統(tǒng)理論、制造技術(shù)和測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了深入研究。對(duì)具有復(fù)合功能的光纖光柵耦合器、光纖光柵偏振器以及微納光纖光柵進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，這些新型器件將為大規(guī)模光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供新的支撐。
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3、研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)單根光纖上多組光纖光柵復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行研究，突破制造技術(shù)和單根光纖上多組低反射率光纖光柵獨(dú)立性能的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，解決了光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的制造和應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題。⑵研制成功了光纖光柵耦合器，這種復(fù)合功能器件具有特殊的波長(zhǎng)選擇性和傳輸特性，在復(fù)雜全光纖網(wǎng)絡(luò)的上、下行節(jié)點(diǎn)上有重要應(yīng)用，是構(gòu)建更加復(fù)雜的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)。⑶提出一種小型化的集成功能器件--光纖光柵偏振器，通過建立三維復(fù)合波導(dǎo)模型，分析了光經(jīng)過此波

4、導(dǎo)的偏振特性，采用特殊工藝制作了保偏光纖光柵偏振器，并將其應(yīng)用于環(huán)形腔光纖激光器，替代兩個(gè)組合器件，實(shí)現(xiàn)了單偏振單縱模輸出。光纖光柵偏振器的應(yīng)用，將使復(fù)雜光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)具備偏振控制能力。⑷研制了新型的微納光纖光柵器件，進(jìn)行了此類器件的微拉力和化學(xué)參量傳感，實(shí)現(xiàn)了比普通光纖光柵高156倍的40.001nm/N高靈敏度微拉力測(cè)量和可以區(qū)分0.038％質(zhì)量濃度變化的高靈敏度鹽溶液檢測(cè)。微納光纖光柵的使用，將進(jìn)一步促進(jìn)其小型化和提高光纖光柵傳