光纤光栅波、空分复用传感网络有源查询技术

论文摘要

提出一种利用光纤光谱仪观察宽带光源通过干涉仪的干涉谱计算臂长差大小的方法,并利用最小步长为0.1μm的微动平台拉伸光纤Mach-Zehnder干涉仪进行了验证。实验证明了此方法的可行性,精度达20μm,完全能满足制作解调用光纤干涉仪的需要。 结合干涉解调对干涉仪的要求,制作了臂长差为3.19mm的光纤Michelson干涉仪,并将干涉仪短臂的中间小部分粘贴在压电陶瓷上,成为扫描干涉仪。为避免外界环境对干涉仪的干扰,将干涉仪和压电陶瓷封装在密闭的金属盒内,同时为避免扫描过程中压电陶瓷产生的热量对解调结果的影响,采用了温度控制系统对整个干涉仪进行了控制,温度控制系统在工作40分钟后金属盒内温度可以达到稳定状态,此时温度波动小于0.02℃。 利用1×4光开关的光路选通作用以及可调谐光纤F-P滤波器的带通滤波特性,对4×10光纤光栅组成的传感网络成功进行了查询。利用全光纤扫描Michelson干涉仪对传感信号进行了高分辨率解调,系统的传感灵敏度为1.6749°/με,在误差允许范围内与理论值1.6855°/με基本相符,分辨率为5.9 nε。选择某一传感光栅后,反馈控制系统保证系统具备自动追踪感测信号的能力。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 综述
• 1. 1 光纤光栅传感器
• 1. 2 光纤光栅传感器网络化技术
• 1. 3 国内外研究现状
• 1. 3. 1 解调技术
• 1. 3. 2 查询技术
• 1. 4 本研究的主要内容
• 第2章 光纤光栅传感器传感原理和干涉解调技术
• 2. 1 光纤光栅传感原理
• 2. 2 光纤光栅传感器信号干涉解调技术
• 2. 2. 1 干涉解调的原理
• 2. 2. 2 非平衡扫描Michelson干涉仪的制作、优化与封装
• 2. 2. 3 臂长差的确定
• 2. 3 基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪的微位移传感研究
• 2. 4 小结
• 第3章 光纤光栅波分复用有源查询技术
• 3. 1 环形腔光纤激光器波长选择技术
• 3. 1. 1 F-P腔滤波原理
• 3. 1. 2 可调谐F-P光纤滤波器结构及参数
• 3. 1. 3 环形腔光纤激光器波长选择技术
• 3. 2 波分复用有源查询传感装置面临的问题
• 3. 3 反馈控制技术
• 3. 4 基于非平衡扫描Michelson干涉仪的解调技术
• 3. 5 小结
• 第4章 光纤光栅波、空分传感网络有源查询技术
• 4. 1 1×4光开关的工作原理
• 4. 1. 1 2×2光开关原理
• 4. 1. 2 1×4光开关原理
• 4. 2 光开关的调试以及主要参数
• 4. 3 基于光开关和可调谐F-P滤波器的传感光栅阵列有源查询技术
• 4. 4 传感网络的可能应用
• 4. 5 小结
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 参考文献
• 独创性声明