扭轉(zhuǎn)光纖光柵的光學(xué)特性及傳感特性的研究.pdf

1、光纖光柵在光通信、光傳感、光測量等方面都有重要應(yīng)用，尤其在航空航天和橋梁監(jiān)測等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的光纖光柵無法在強紫外、強輻射以及高溫環(huán)境下長期工作，原因是光柵結(jié)構(gòu)會受到影響甚至破壞。針對這一問題，近年來一種新型的螺旋型手征光纖光柵(Chiral Fiber Gratings CFG)逐漸受到了研究人員的重視。
　　本論文的工作內(nèi)容圍繞著扭轉(zhuǎn)光纖光柵而展開，主要包括兩個方面，一是研究光纖在生產(chǎn)過程中，熔融條

2、件下，高速扭轉(zhuǎn)截面非圓對稱光纖制作而成的螺旋型手征光纖光柵，其光譜特性及傳感應(yīng)用。二是討論了生產(chǎn)過程中未扭轉(zhuǎn)的普通光柵在扭轉(zhuǎn)傳感器中的應(yīng)用。
　　首先，闡述光纖光柵的工作原理，根據(jù)耦合模理論，詳細(xì)分析了雙螺旋型長周期手征光纖光柵(Chiral Long Period Fiber Gratings CLPG)的光譜特性和耦合特性，模擬了相應(yīng)的透射譜，并實驗測試了該光柵的透射譜。
　　在此基礎(chǔ)上，利用相位匹配條件，計算了特定諧振

3、波長所對應(yīng)的扭轉(zhuǎn)周期及扭轉(zhuǎn)率，模擬了相應(yīng)的透射譜，并討論了光柵的設(shè)計參數(shù)對透射譜的影響。分析了雙螺旋型CLPG的應(yīng)變傳感特性，研究表明其傳感特性與傳統(tǒng)的長周期光纖光柵類似，諧振波長受應(yīng)變變化會發(fā)生偏移，并且波長的偏移量與應(yīng)變呈線性關(guān)系，靈敏度為0.828pm／με。同時，分析了彈光系數(shù)對透射譜和靈敏度的影響。
　　根據(jù)瓊斯矩陣和傳輸矩陣法，理論分析和數(shù)值模擬扭轉(zhuǎn)FBG(光纖布拉格光柵Fiber Bragg Gratings)與PD