基于圓環(huán)結(jié)構(gòu)的新型光纖光柵器件及傳感器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，光纖光柵已成為了光通信和光纖傳感領(lǐng)域不可或缺的重要角色，也成為了科研工作者和科技型公司爭(zhēng)相研究的新寵?，F(xiàn)代信息社會(huì)對(duì)信息傳輸?shù)母咚俾室蠛凸こ虘?yīng)用對(duì)高性能傳感器的需求是促進(jìn)光纖光柵器件及傳感器快速發(fā)展的最大助力。因此，研究新的光纖光柵技術(shù)具有非常重要的意義。
　　本文以在機(jī)械和力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的圓環(huán)結(jié)構(gòu)為核心元件，討論了不同參數(shù)的光柵及安裝方式所得到的不同結(jié)果，研究?jī)?nèi)容主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
　　一、

2、利用薄壁圓環(huán)在受一對(duì)集中力壓縮/拉伸時(shí)內(nèi)外表面產(chǎn)生的規(guī)律分布的正負(fù)應(yīng)變場(chǎng)，提出了一種新的可調(diào)諧啁啾Bragg光柵(TCFBG)實(shí)現(xiàn)方法。該方法的色散調(diào)諧靈敏度高，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，且易于實(shí)現(xiàn)，為光通信系統(tǒng)中光信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸產(chǎn)生的色散提供了一種有效的補(bǔ)償方案。
　　二、提出了基于薄壁圓環(huán)的光纖Bragg光柵傳感器在力傳感領(lǐng)域的應(yīng)用方案，借鑒電阻應(yīng)變片的測(cè)力環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款高分辨率的測(cè)力傳感器，利用啁啾光柵的傳感特性制成了一種用一根

3、光柵同時(shí)測(cè)量壓力/拉力和溫度的傳感結(jié)構(gòu)，并從理論和仿真結(jié)果上分析了啁啾光柵3dB帶寬線性展寬過(guò)程中光柵反射功率非線性增加的原因。最后從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了利用薄壁圓環(huán)制作的微位移傳感器的傳感特性，其表現(xiàn)出了良好的靈敏度和線性度。
　　三、在加速度傳感器力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，借鑒前人的科研成果，分析了圓環(huán)的動(dòng)態(tài)特性，探討了圓環(huán)結(jié)構(gòu)尺寸、光柵粘貼方式及重物、底座固定方式對(duì)系統(tǒng)諧振頻率的影響，并提出了一種新的光纖Bragg光柵加速度傳感器的設(shè)計(jì)理念