光纖Bragg光柵橫向局部受力特性的研究.pdf

1、光纖Bragg光柵作為傳感器用于測(cè)量軸向應(yīng)變的研究已經(jīng)大量見(jiàn)諸報(bào)道，并且已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程測(cè)量中。但對(duì)光纖Bragg光柵受橫向應(yīng)力作用時(shí)的特性卻研究很少。本論文主要研究了光纖Bragg光柵橫向局部受力的特性。具體內(nèi)容包括： 1.本論文基于光纖Bragg光柵模耦合理論，對(duì)光纖Bragg光柵相位匹配關(guān)系和反射譜特性進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)；分析了光纖Bragg光柵的彈光效應(yīng)，并推導(dǎo)了光纖Bragg光柵的軸向和橫向應(yīng)力傳感的基本模型。

2、2.詳細(xì)分析了光纖Bragg光柵在橫向負(fù)載作用下反射譜發(fā)生分裂的原因、受力關(guān)系和反射譜特性。在此基礎(chǔ)上對(duì)光纖Bragg光柵橫向局部受力情況下的特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果如下：(1)基于傳輸矩陣法分析了Bragg光柵中間位置受到橫向應(yīng)力的作用時(shí)的反射譜特性，發(fā)現(xiàn)Bragg光柵的反射譜隨著局部受力的增加，反射譜發(fā)生分裂，且分裂點(diǎn)呈線性、周期性的移動(dòng)。利用近似矩陣法對(duì)光纖Bragg光柵中間位置橫向局部受力特性進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)出了分裂點(diǎn)移動(dòng)一

3、個(gè)周期所需應(yīng)力的表達(dá)式，并對(duì)反射譜出現(xiàn)分裂的原因進(jìn)行了理論推導(dǎo)，推導(dǎo)出了分裂點(diǎn)在Bragg光柵全波帶寬內(nèi)線性移動(dòng)與受力大小的關(guān)系。(2)研究光纖Bragg光柵不同位置受到橫向局部應(yīng)力時(shí)的反射譜特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)受力大小相同時(shí)，受力位置的變化對(duì)分裂點(diǎn)的波長(zhǎng)沒(méi)有影響，只是分裂點(diǎn)的反射率發(fā)生變化，理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，分裂的反射率與受力位置的關(guān)系為近似的雙曲正切關(guān)系。(3)對(duì)光纖Bragg光柵橫向局部受力時(shí)的相位特性進(jìn)行了理論分析。 3.對(duì)光纖Br

4、agg光柵橫向局部受力的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，當(dāng)Bragg光柵中間位置受到橫向應(yīng)力的作用時(shí)，反射譜發(fā)生分裂，反射譜與仿真結(jié)果相同；光纖光柵中心波長(zhǎng)為1550nm時(shí)，反射譜的分裂點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)周期所需應(yīng)力為11.2N，與理論推導(dǎo)的表達(dá)式計(jì)算結(jié)果一致；在一個(gè)周期內(nèi)分裂點(diǎn)線性移動(dòng)，其線性移動(dòng)的分辨率為0.015nm/N。光纖Bragg光柵不同位置橫向局部受力的實(shí)驗(yàn)證明，受力大小相同時(shí)，反射譜分裂點(diǎn)的反射率與受力的位置有關(guān)，數(shù)據(jù)擬合曲線