光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)的研究.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)自1978年出現(xiàn)以來(lái),由于其良好的濾波特性和靈敏的溫度、應(yīng)變響應(yīng),已經(jīng)在光纖通信、傳感、測(cè)量等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。光纖光柵傳感器除了具有一般光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)外,其突出特性是：被測(cè)信號(hào)是波長(zhǎng)編碼的,并且方便利用時(shí)分、波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種傳感量(應(yīng)力、溫度、強(qiáng)磁場(chǎng)等)的準(zhǔn)分布式多點(diǎn)測(cè)量。如何對(duì)光纖光柵的波長(zhǎng)編碼信號(hào)進(jìn)行解調(diào)是實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感器應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文首先概括介紹了光纖光柵的誕生與發(fā)展、光纖

2、光柵傳感器的原理與應(yīng)用、光纖布拉格光柵傳感解調(diào)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。概述了光纖光柵的分類與制作方法,分析了光纖光柵的折射率分布特性及其耦合波方程。在此基礎(chǔ)上,分析了光纖光柵溫度和應(yīng)變傳感機(jī)理。 接著,對(duì)目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研究過(guò)的光纖光柵傳感系統(tǒng)波長(zhǎng)解調(diào)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納和分析,并對(duì)高雙折射光纖環(huán)鏡波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。用高雙折射光纖長(zhǎng)度分別為0.02m、0.1m、30m和200m組成的Sagnac光纖環(huán)鏡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

3、通過(guò)分析,導(dǎo)出了光透過(guò)率與光波長(zhǎng)之間的關(guān)系式,得出光透過(guò)率隨波長(zhǎng)變化的頻率大體不變,且光透過(guò)率變化的頻率與環(huán)鏡中高雙折射光纖的長(zhǎng)度近似成正比的結(jié)論。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合,提出了一種新型的波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)--計(jì)數(shù)波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)。這種技術(shù)是通過(guò)記錄透過(guò)率變化的周期數(shù),來(lái)判斷波長(zhǎng)的變化量,從而推出待測(cè)物理量的微小變化。 其次,對(duì)這種新型計(jì)數(shù)波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索,用運(yùn)算放大器CA3130制作了差分放大器。設(shè)計(jì)并制作了10mHBF環(huán)