倾斜光纤光栅传感特性及光纤光栅解调技术的实验研究

论文摘要

光纤光栅作为一种结构新颖的光无源器件,因具有诸多性能优异的光学性质,使其在光通信和光传感领域得到了非常广泛的应用。作为光纤光栅家族中的一员,倾斜光纤光栅以其独特的结构和性能,吸引了人们越来越多的关注。目前倾斜光纤光栅已经成功应用于增益平坦、传感、光波长解调等诸多领域。介绍了光纤光栅及其发展历史。重点介绍了倾斜光纤光栅的发展历史及其国内外应用现状、倾斜光纤光栅在传感领域及光波长解调领域中的应用情况。概述了当前较成熟的三种光波长解调技术,分析了它们的各自特点。采用耦合模理论对倾斜光纤光栅的传播特性进行分析,并推导出模式传播的波动方程、模式间的耦合系数及坡印亭矢量。对倾斜光纤光栅的理论模型进行了系统的整理,在对倾斜光纤光栅的温度特性、应变特性及折射率传感特性等进行理论分析的基础上进行了较深入的实验研究和探讨。实验结果表明,倾斜光纤光栅与普通Bragg光纤光栅具有相同的温度、应变特性。对倾斜光纤光栅包层模侧辐射波长解调技术的基本原理进行了分析,并在实验上证明了倾斜光纤光栅的不同入射波长将对应不同的空间位置。该方法可同时对多个入射波长进行同时解调,且解调系统采用纯光纤器件,因此该系统结构简单、具有较高的稳定性与重复性。对蓝牙的技术及特点进行了阐述,并提出一种基于蓝牙技术的无线光纤光栅解调系统,使系统具有无线传输的能力。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤光栅传感技术概述
• 1.1.1 光纤光栅概述
• 1.1.2 光纤光栅的分类
• 1.2 倾斜光纤光栅概述
• 1.2.1 倾斜光纤光栅发展简史
• 1.2.2 倾斜光纤光栅的国内外研究现状
• 1.2.3 倾斜光纤光栅在传感方面的应用
• 1.2.4 倾斜光纤光栅在光波长解调方面的应用
• 1.3 光纤光栅解调技术
• 1.3.1 可调谐滤波法
• 1.3.2 边沿滤波器法
• 1.3.3 光谱成像法
• 1.4 本文的主要内容及创新点
• 1.4.1 本论文的主要内容
• 1.4.2 本论文的主要创新点
• 第二章 倾斜光纤光栅耦合模的理论研究
• 本章小结
• 第三章 倾斜光纤光栅传感特性的实验研究
• 3.1 倾斜光纤光栅传感基本原理
• 3.2 倾斜光纤光栅温度传感特性研究
• 3.2.1 倾斜光纤光栅温度传感基本原理
• 3.2.2 倾斜光纤光栅温度特性的实验研究
• 3.3 倾斜光纤光栅温度增敏的传感特性研究
• 3.4 倾斜光纤光栅应变传感特性研究
• 3.4.1 倾斜光纤光栅应变传感基本原理
• 3.4.2 倾斜光纤光栅应变特性的实验研究
• 本章小结
• 第四章 基于倾斜光纤光栅的光纤光栅解调技术
• 4.1 边沿滤波器法
• 4.1.1 边沿滤波器法的基本原理
• 4.1.2 倾斜光纤光栅应用于边沿滤波器的实验验证
• 4.1.3 倾斜光纤光栅在光纤光栅应变传感器波长解调方面的应用
• 4.2 包层模侧辐射波长解调技术
• 4.2.1 基本理论
• 4.2.2 包层模侧辐射波长解调技术
• 本章小结
• 第五章 基于蓝牙技术的光纤光栅网络解调系统
• 5.1 蓝牙技术的工作原理
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 蓝牙协议与特点
• 5.1.3 蓝牙传感器
• 5.2 基于蓝牙技术光纤光栅网络解调系统的工作原理
• 5.2.1 系统结构原理
• 5.2.2 系统工作原理
• 5.2.3 波长计算
• 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢