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光纤光栅的传感、解调及复用技术.pdf

发布:2017-09-13约2.01万字共54页下载文档
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光纤光栅的传感、解调及复用技术 绪论 光纤光栅传感原理 光纤光栅解调技术 光纤光栅复用技术 光纤光栅传感原理 光纤 1、光纤是由外径125um的包层和直径9um的纤芯组成的 圆柱形细丝 2、纤芯由石英制成,光在纤芯内传输 3、250um涂敷层保护光纤并增强光纤的机械性能 涂覆层250um 包层125um 纤芯9um 光纤光栅传感原理 光纤光栅 1、在光纤上用紫外光刻写光栅,10mm的光纤光栅包含了 10000个在纤芯中规则分布的微小的反射镜面 2、温度/应变等物理量的变化与所导致的栅距变化呈线 性,光栅反射波长随栅距变化而线性变化; HUST 分振幅写入原理 特点:突破了(最初方法)纵向驻波法对Bragg中心反射波长的限制 写入效率明显提高,操作简单,促进了光纤写入技术的研究,得到广泛 应用。 哈尔滨理工大学 HUST 光强分布 干涉条纹的强度分布为: I (z ) 2A 2 [1+cos(2kz sin θ+ϕ )] 0 光纤光栅的Bragg反射波长 为 n λ λ eff w B n sinθ w 哈尔滨理工大学 逐点写入法(1) HUST 逐点写入法是利用聚焦光束沿光纤逐点曝光,使 光纤纤芯的折射率形成周期性分布而制成光纤光 栅的方法。关键在于光纤与写入光斑的相对位置 。 哈尔滨理工大学 逐点写入法(2 ) HUST 优点:对光源的相干性没有严格的要求; 光栅参数,如光栅长度、周期、和光谱响应等易 于调整。 缺点:曝光时间长,温度和光纤的应变都会引起 光栅间距的误差,光栅周期不能太小,适合写长 周期光栅。 哈尔滨理工大学 相位掩模写入法(1) HUST 1993年 K.O.Hill研究组和美国AT T Bell实验室 D.A.Anderson几乎同时提出掩模写入法,将光敏 光纤贴近相位掩模,利用相位掩模产生的近场衍 射所产生的干涉条纹在光纤中形成折射率的周期 性变化,从而形成光纤光栅。 目前相位掩模法已成为最广泛使用的光纤光栅写 入法。 一、相位掩模的近场衍射特性 相位掩模是采用电
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