分享到:

超结构光纤光栅传感特性的研究

超结构光纤光栅是一种新型的光纤光栅,超结构光纤光栅因其特殊的滤波特性、严格的波长间隔以及结构紧凑、易于集成和低成本等特点,已引起了广泛的研究兴趣。本文基于耦合模理论和传输矩阵法,分析了超结构光纤光栅的反射图谱,对超结构光纤光栅应变和温度传感特性进行了研究。文章从超结构光纤光栅的理论基础、反射光谱特性、超结构光纤光栅传感机理三方面展开研究。首先,论文从超结构光纤光栅的理论基础入手,分别用傅氏变换的方法和耦合模理论对超结构光纤光栅进行分析,通过分析比较这两种方法,采用耦合模理论并运用传输矩阵法解方程组,得到了超结构光纤光栅的基本理论公式,接着分析了超结构光纤光栅的光谱特性,为下文在计算机中仿真分析打下基础。其次,对均匀超结构光纤光栅、变迹超结构光纤光栅这两类超结构光纤光栅反射谱特性进行了分析。通过调整超结构光栅各参数诸如:光栅长度、折射率平均变化量、变迹函数等,从而可获得理想的反射谱特性。最终找到一种适合进行温度和应变传感实验的超结  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海师范大学
上海师范大学

基于光纤传感的室外PM_(2.5)浓度检测系统的关键术技研究

近年来,随着中国经济社会的快速发展,雾霾现象频繁发生,其中的罪魁祸首PM_(2.5)严重影响空气质量,对人体健康危害极大。因此,对室外PM_(2.5)浓度的实时检测尤其重要。光纤传感器以其灵敏度高、耐腐蚀、插入损耗低、抗电磁干扰、可用于分布式测量等优点得到了广泛应用。然而,基于光纤传感的室外PM_(2.5)浓度实时检测尚没有被详细地研究。本文的主要创新点及研究内容如下:(1)研究了取样光纤光栅的结构,针对取样光纤光栅的反射谱特性进行了理论研究,运用传输矩阵法推导出了取样光纤光栅结构的理论模型及透射率、反射率的数学表达式,然后在MATLAB软件平台上进行数值仿真实验,详细研究和分析了取样光纤光栅总长度L,取样周期P,折射率调制强度、占空比T对其反射谱特性的影响规律,仿真结果表明,占空比T=0.1时,取样光纤光栅梳状谱特性最为理想,反射峰值比较均匀接近于1,旁瓣干扰较小。(2)利用传输矩阵法,选择合适的参数,针对取样光纤光栅温度-应...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

长周期光纤光栅在智能结构中的应用研究

长周期光纤光栅是一种周期在数百微米的光纤光栅,具有插入损耗低、无后向反射、制作简单以及成本低、许多方面灵敏度高于FBG等独特优点,在光纤传感和光纤通讯领域具有良好的应用前景,成为近年来的研究热点。但是,目前对长周期光纤光栅的研究主要还停留在理论与实验的探索阶段,实用化程度不高。本课题致力于将长周期光纤光栅应用到实际的工程结构当中,包括结构的振动监测以及民用的土木工程结构,实现结构的健康监测。全文研究工作内容包括如下几个方面:(1)对长周期光纤光栅进行理论分析,介绍了长周期光纤光栅的写入技术及形成机理。以耦合模理论为基础,基于三层光纤模型,对阶跃单模光纤中写入的非倾斜均匀长周期光纤光栅的传输特性进行了分析,给出了基于此理论的长周期光纤光栅的有效折射率、耦合系数、透射率以及谐振波长的表达式,为光栅的制作及其传感特性提供了理论基础;(2)长周期光纤光栅的基本传感特性是其进行实际工程应用的基础。从理论分析和实验研究的角度出发,讨论长周期...  (本文共141页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

多功能、多参量、新型闪耀光纤光栅特性及应用研究

随着光纤及光子器件制造技术的不断完善,光纤光栅已成为目前最具有代表性和最具有发展前途的光纤无源器件之一,被广泛应用于光通信和光传感等领域。由于对其功能需求标准的不断提高,新结构、新特性、多功能光纤光栅的研制已经成为开发新型光子器件的必然发展趋势。我们在前期对布喇格光纤光栅、长周期光纤光栅等光子器件的研究基础上,在国内率先对闪耀光纤光栅(Blazed Fiber Bragg Grating:BFBG)为代表的新型光纤光栅的本征结构、模式耦合特性以及传输特性等进行了全面深入的研究。本文首先对BFBG的模式耦合理论和侧面耦合辐射理论及其写入技术进行研究;然后对其本征结构参数如纤芯有效折射率、包层有效折射率、倾斜角度以及栅格周期等的影响因素进行了深入的分析;同时重点对BFBG中的模式耦合、光谱特性展开了理论和实验研究;最后对其应用前景作了详细分析。本文的主要内容包括:1.基于耦合模理论研究了BFBG的模式耦合特性,给出了不同耦合情况时的...  (本文共188页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究

光纤光栅及其在光纤传感器和光纤通信中的应用研究引起了人们普遍的关注,光纤光栅传感器具有不受电磁干扰、信号带宽大、灵敏度高、易于复用、重量轻、结构紧凑,适于在高温、腐蚀性或危险性环境使用等优点,这种传感器在大型建筑和油井等特殊场合的安全监测方面具有极为广泛的应用前景。本文主要以布拉格(FBG)和长周期(LPG)光纤光栅作为研究对象,对光纤光栅的制作、基本特性和传感应用等进行了实验和理论研究,主要内容包括:对分析光纤光栅特性的基本理论分析方法和数据模拟工具进行了介绍,利用耦合模理论分析了均匀周期布拉格光栅的光谱特性。采用相位掩模法在四种不同的光敏光纤中成功写入布拉格光纤光栅,并对四种光纤的光敏性进行了研究;分别采用镀膜法和机械绕制钨丝法制作振幅模板,在三种不同的光敏光纤中成功写入长周期光栅,并对载氢光纤中写入的长周期光栅的特殊特性进行了初步研究;对光纤光栅法布里—珀罗腔、啁啾光纤光栅、光纤光栅包层模和相移长周期光栅等特殊光栅的写入技...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

光纤光栅传感系统的研究与实现

光纤光栅(fiber grating)是一种新型的光无源器件。它是利用光纤材料的光敏特性在光纤的纤芯上建立的一种空间周期性折射率分布,其作用在于改变或控制光在该区域的传播行为方式。除具有普通光纤的特性之外,它还具有一些独特的性质。光纤光栅的出现,使许多复杂的全光纤通信网络和传感网络成为可能,极大地拓宽了光纤技术的应用范围,并由此产生了许多重要的应用。作为光子研究领域的一种新兴技术,以光纤光栅为基本传感器件的传感技术近年来受到普遍关注,各国研究者积极开展有关研究工作。目前,已报道的光纤光栅传感器可以检测的物理量有:温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩(扭应力)、加速度、电流、电压、磁场、频率、浓度、热膨胀系数、振动等,其中一部分光纤光栅传感系统已经实际应用。目前,以布喇格光纤光栅(FBG: fiber Bragg grating)为传感器件的传感器已成为研发主流。本论文主要以布喇格光纤光栅为研究对象,对其传感技术、解调技术以及...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>