光纖光柵傳感與光纖光柵激光器的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖光柵是一種重要的光纖型無(wú)源器件，它在光纖傳感、微波光子學(xué)以及光纖通信技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，得到了廣泛的研究和產(chǎn)業(yè)關(guān)注。本文針對(duì)光纖光柵在光纖傳感領(lǐng)域的兩個(gè)重要研究方向(光纖光柵傳感器的設(shè)計(jì)制作以及傳感信號(hào)的解調(diào)和復(fù)用)以及基于光纖光柵的DBR光纖激光器的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先簡(jiǎn)介了光纖光柵出現(xiàn)的研究背景；介紹了光纖光柵傳感技術(shù)并對(duì)其研究熱點(diǎn)進(jìn)行了分析和說(shuō)明；介紹了光纖光柵激光器的應(yīng)用情況。
　　 接

2、著介紹了光纖光柵的物理模型和基本理論工具(包括射線理論，耦合模理論和傳輸矩陣算法)；簡(jiǎn)介了幾種主要的光纖光柵類型，并通過(guò)模擬計(jì)算分析了它們的光譜特性；介紹了幾種常見(jiàn)的光纖光柵制作方法以及本論文中所使用的光纖光柵制作系統(tǒng)。
　　 然后設(shè)計(jì)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種基于光纖光柵復(fù)合結(jié)構(gòu)的光纖光柵傳感器：研究基于光纖布拉格光柵法布里-珀羅腔的高分辨率傳感器，并通過(guò)一個(gè)掃頻單縱模半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)了其傳感信號(hào)的低成本快速解調(diào)；研究了傾斜光纖光柵

3、(TFBG)與長(zhǎng)周期光纖光柵(LPG)之間的包層模耦合特性，并實(shí)現(xiàn)了基于LPG-TFBG復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳感器。
　　 接下來(lái)提出了幾種光纖布拉格光柵傳感器的解調(diào)和復(fù)用技術(shù)：研究了基于低相干反射計(jì)的FBG傳感器解調(diào)技術(shù)，分別通過(guò)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了FBG傳感器的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了基于結(jié)合低相干復(fù)用和空分復(fù)用的混合復(fù)用FBG多參量傳感網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行了甲烷濃度、溫度、應(yīng)力等多種參量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)；提出了基于微波光子濾波器的FBG傳感器解調(diào)與復(fù)用方案

4、并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；研究了基于頻譜受限的FDML光纖激光器的FBG傳感器解調(diào)與復(fù)用系統(tǒng)的原理，并利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了相同波長(zhǎng)的低反射率FBG傳感器的解調(diào)與復(fù)用，搭建了結(jié)合拉曼放大的頻譜受限FDML光纖激光器，并將其用于長(zhǎng)距離傳感。
　　 最后在兩種不同的光纖上制作出了短腔布拉格反射式(DBR)光纖激光器。其中在細(xì)芯摻鉺光纖上制作的短腔DBR光纖激光器因具有很低的偏振拍頻頻率而適用于光纖傳感，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了其在水聽(tīng)器和高靈敏度彎曲傳感器