基于光纖光柵和布里淵慢光的新型光纖傳感技術(shù)研究.pdf

1、自從上世紀(jì)70年代低損耗光纖發(fā)明以來(lái),光纖傳感作為光纖應(yīng)用的兩大領(lǐng)域之一,和光纖通訊一起,發(fā)展十分迅猛。由于光纖具有體積小、質(zhì)量輕,對(duì)檢測(cè)對(duì)象影響??；耐久性好,可以抵抗包括高溫在內(nèi)的惡劣環(huán)境及化學(xué)侵蝕；不受電磁場(chǎng)干擾,也不會(huì)引入電火花等危險(xiǎn)因素的優(yōu)點(diǎn),是很多工作環(huán)境下的首選方案。光纖光柵是使用最多的光纖傳感器,它具有波長(zhǎng)編碼的特征,本身就具有組網(wǎng)功能,光纖分布式和準(zhǔn)分布式的測(cè)量方式使得一條光纖上就掛載了大量數(shù)目的傳感器,在建筑物、大壩、

2、鐵路、船舶內(nèi)部,飛機(jī)機(jī)翼或者是滑坡監(jiān)測(cè)等需要大量傳感器同時(shí)監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合,光纖感知也是一個(gè)必選方案。本論文從幾種光纖光柵感知技術(shù)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方案方面進(jìn)行了比較深入的理論和實(shí)驗(yàn)的研究,介紹一些我們?nèi)〉玫膭?chuàng)新性成果。本論文主要包括:
　　 首先介紹了光纖傳感器的研究歷史,現(xiàn)狀和商業(yè)發(fā)展?fàn)顩r。列舉了幾類(lèi)光纖傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域,突出了光纖類(lèi)傳感器的使用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。接著介紹了光纖光柵這類(lèi)光纖傳感中使用最多的光纖器件,從光纖光柵

3、特殊封裝和特殊光纖光柵結(jié)構(gòu)兩方面為例,表明這類(lèi)器件實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境全面感知的可行性。這里具體分析了光纖光柵的感知模型,對(duì)溫度和應(yīng)力的本征敏感性,以甲烷氣體為例,說(shuō)明了功能封裝的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。還具體介紹了一類(lèi)特殊的傾斜光纖光柵,介紹了它的特殊制備工藝,特殊的頻譜特性,以及它的獨(dú)特的傳感應(yīng)用。
　　 然后討論比較了幾類(lèi)光纖光柵復(fù)用和信號(hào)解調(diào)的準(zhǔn)分布式方案。介紹了傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆N類(lèi),提出了一類(lèi)新型的光纖頻域反射率計(jì)--LC-OFDR技術(shù),分析了

4、它的結(jié)構(gòu)、原理和性能參數(shù)。經(jīng)過(guò)比較分析,發(fā)現(xiàn)LC-OFDR的性能參數(shù)非常適合應(yīng)用于光纖光柵準(zhǔn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的其可行性。
　　 在光纖分布式傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方面,深入研究了光纖布里淵效應(yīng),首次利用光纖受激布里淵中的慢光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了傳感應(yīng)用。我們對(duì)溫度控制光纖受激布里淵慢光大小的可行性進(jìn)行了理論討論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,找到了溫度敏感系數(shù)在布里淵增益峰附近的變化曲線。
　　 最后我們創(chuàng)新性的用控制兩個(gè)相對(duì)傳播的激光脈沖在傳感光纖上