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《長周期光纖光柵的制作與特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要智能材料與結(jié)構(gòu)是近年來在世界上興起并迅速發(fā)展的材料技術(shù)的一個(gè)新領(lǐng)域。智能材料與結(jié)構(gòu)具有四種主要特性，即敏感特性、傳輸特性、智能特性和自適應(yīng)特性，它代表著21世紀(jì)先進(jìn)新材料發(fā)展的一個(gè)方向。光纖傳感器作為智能材料與結(jié)構(gòu)理想的核心部件，正在受到越來越多的關(guān)注，而其中光纖光柵傳感器是目前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。自從1995年A．M．vengsarkar等人在光纖中成功地寫入長周期光纖光柵(Long·periodFiberGrating以下簡稱LPG)以來，LPG作為光纖器件在光纖通信和傳感領(lǐng)域得到了越來越廣泛的研究和
2、應(yīng)用。已經(jīng)證實(shí)LPG可以改進(jìn)摻鉺光纖放大器系統(tǒng)，因此可以用作帶阻濾波器和增益平坦濾波器，另外它也可以用作溫度和壓力傳感器，還可以用作光纖光柵傳感解調(diào)器。LPG的獨(dú)特之處在于其對(duì)包層的靈敏性，這是LPG一個(gè)獨(dú)一無二的特性，它的這種包層靈敏性可以用來制作生物化學(xué)傳感器。為了能使LPG廣泛的應(yīng)用于光通信和傳感領(lǐng)域，本論文研究了LPG的制作、特性和其在光通信和傳感領(lǐng)域的應(yīng)用情況。文章首先采用耦合模理論模擬了長短周期光纖光柵的光譜形狀基礎(chǔ)，然后進(jìn)行光纖的載氫增敏實(shí)驗(yàn)，采用普通單模光纖，經(jīng)過載氫增敏，利用振幅掩模法和逐點(diǎn)法制作出LPG，并對(duì)其
3、的傳感特性進(jìn)行了研究。以三層階躍折射率波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和耦合模理論為基礎(chǔ)，考慮到氫分子引起的折射率變化，針對(duì)氫載LPG提出了一個(gè)簡單的模型，對(duì)LPG的退火進(jìn)行了分析和模擬，所得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合得很好。采用LPG實(shí)現(xiàn)了RTM工藝中的流動(dòng)前沿監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)研究了LPG在各種工藝條件下的光譜信號(hào)響應(yīng)情況，結(jié)果表明LPG能可靠地探測(cè)中．低纖維體積含量預(yù)成型體中的樹脂流動(dòng)前沿，在高纖維體積含量情況中以及探測(cè)三維厚度方向不同深度的樹脂流動(dòng)前沿時(shí)的應(yīng)用受樹脂折射率的限制．采用普通單模光纖設(shè)計(jì)制作LPG，在此基礎(chǔ)上，普通單模光纖LPG的雙折射效應(yīng)進(jìn)行了研究
4、，獲得了很好的橫向壓力敏感性，證明這種LPG具有極大的用作高靈敏度的光纖橫向壓力傳感器的潛力。提出了一種新穎雙周期光纖光柵傳感器，在一段氫載光纖的相同位置上先后寫入LPG、短周期布拉格光纖光柵(FBG)，這樣就可以利用LPG和FBG對(duì)武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文應(yīng)變和溫度敏感性的差異，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變和溫度的同時(shí)測(cè)量；利用LPG和FBG對(duì)橫向和徑向壓力靈敏度的不同，實(shí)現(xiàn)多軸應(yīng)變傳感測(cè)量；基于波分復(fù)用技術(shù)，利用雙周期光柵極大地增加分布式傳感系統(tǒng)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)目。關(guān)鍵詞：光敏性光纖光柵長周期光纖光柵(LPG)耦合模理論應(yīng)力溫度折射率II童堡堡三奎蘭堡
5、圭蘭堡篁塞AbstractWithfourmainfeaturesincludingsensing，informationconverting，automatedresponseandself-adaptation，Smartmaterialsandstructuresbecomethenewfieldofmaterialsresearch，andwhichrepresentsadirectionofadvancednewmaterialof21thcentury．Becauseofexcellentcharacteristic，
6、fibersareconcertibymoreandmoreresearcher,thereintofibergratingisthemostimportantpart．SinceA．M．Vengsarkareta1．wrotesuccessfullyLong-PeriodFiberGratings(LPG)inopticalfibersin1995，LPGhavebecomeincreasinglypopularasfiber-opticdevicesforopticalfibercommunicationandsensing．
7、LPGhavebeendemonstratedasband·rejectionandgain·-flatteningfiltersforimprovingEr-dopedfiberamplifiersystems，andalsousedastemperature／strainsensors，aswellassensingdemodulators．Oneoftheiruniquecharacteristicsisthesensitivitytotherefractiveindexofthecladding，whichcanbeuse
8、dasbiochemicalsensoLThisdissertationdealswiththefabrication，characterization，andapplicationsoflong—periodgratingsinopticalfi
