基于圓環(huán)結構的新型光纖光柵器件及傳感器的設計與研究.pdf

1、經過四十多年的發(fā)展，光纖光柵已成為了光通信和光纖傳感領域不可或缺的重要角色，也成為了科研工作者和科技型公司爭相研究的新寵?，F代信息社會對信息傳輸的高速率要求和工程應用對高性能傳感器的需求是促進光纖光柵器件及傳感器快速發(fā)展的最大助力。因此，研究新的光纖光柵技術具有非常重要的意義。
　　本文以在機械和力學領域被廣泛應用的圓環(huán)結構為核心元件，討論了不同參數的光柵及安裝方式所得到的不同結果，研究內容主要體現在以下三個方面:
　　一、

2、利用薄壁圓環(huán)在受一對集中力壓縮/拉伸時內外表面產生的規(guī)律分布的正負應變場，提出了一種新的可調諧啁啾Bragg光柵(TCFBG)實現方法。該方法的色散調諧靈敏度高，結構緊湊，可靠性高，且易于實現，為光通信系統(tǒng)中光信號長距離傳輸產生的色散提供了一種有效的補償方案。
　　二、提出了基于薄壁圓環(huán)的光纖Bragg光柵傳感器在力傳感領域的應用方案，借鑒電阻應變片的測力環(huán)結構設計了一款高分辨率的測力傳感器，利用啁啾光柵的傳感特性制成了一種用一根

3、光柵同時測量壓力/拉力和溫度的傳感結構，并從理論和仿真結果上分析了啁啾光柵3dB帶寬線性展寬過程中光柵反射功率非線性增加的原因。最后從實驗上驗證了利用薄壁圓環(huán)制作的微位移傳感器的傳感特性，其表現出了良好的靈敏度和線性度。
　　三、在加速度傳感器力學模型的基礎上，借鑒前人的科研成果，分析了圓環(huán)的動態(tài)特性，探討了圓環(huán)結構尺寸、光柵粘貼方式及重物、底座固定方式對系統(tǒng)諧振頻率的影響，并提出了一種新的光纖Bragg光柵加速度傳感器的設計理念