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《長周期光纖光柵的制作與特性研究》由會員上傳分享，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)特之處在于其對包層的靈敏性，這是LPG一個獨(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，針對氫載LPG提出了一個簡單的模型，對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工藝中的流動前沿監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)研究了LPG在各種工藝條件下的光譜信號響應(yīng)情況，結(jié)果表明LPG能可靠地探測中．低纖維體積含量預(yù)成型體中的樹脂流動前沿，在高纖維體積含量情況中以及探測三維厚度方向不同深度的樹脂流動前沿時的應(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)變和溫度的同時測量；利用LPG和FBG對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
