長周期塑料光纖光柵的傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵及其在光纖傳感器和光纖通信中的應用研究引起了人們普遍的關注，光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾、信號帶寬大、靈敏度高、易于復用、重量輕、結構緊湊，是最近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。塑料光纖光柵具有良好的柔性，遠低于石英光纖光柵的楊氏模量使得其在應變傳感方面具有廣闊的應用空間。 本文的研究工作主要圍繞長周期塑料光纖光柵在傳感領域的應用展開，并同石英光纖光柵進行了對比分析，主要內容包括： 介紹了分析光纖光柵特性的

2、基本理論，用耦合模理論分析了均勻周期布喇格光柵和長周期光纖光柵的光譜特性，并簡要介紹了傳輸矩陣法和傅氏變換法等其他光纖光柵典型理論。 介紹了利用布喇格光柵和長周期光纖光柵進行傳感測量的理論基礎，并對它們在傳感測量過程中溫度靈敏度和應變靈敏度系數(shù)進行了詳細的分析。 塑料光纖和石英光纖不能直接簡單耦合，為了便于后續(xù)實驗的開展，本文介紹了一套基于圖像識別和功率自動反饋調整的三維石英光纖和塑料光纖自動耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定

3、性，單模石英光纖的耦合損耗可低達0.5dB～0.8dB。 分別構建了長周期塑料光纖光柵的應變和溫度傳感實驗平臺，在應變傳感實驗平臺上，長周期塑料光纖光柵的應變靈敏度系數(shù)為1.144pm/με，已經測得的最大應變量為1.267％。在溫度傳感實驗平臺上，分別測得了不同溫度下光纖光柵的透射譜，溫度靈敏度系數(shù)56.23pm/℃。同時在上述實驗平臺上，采用布喇格光柵進行了溫度和應變傳感實驗，實驗結果同長周期塑料光纖光柵進行了對比分析。