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《北京工业大学》 2005年
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光纤光栅阵列传感及其解调制技术的研究

董波  
【摘要】:光纤光栅是近年来发展最为迅速、应用最为广泛的光纤无源器件之一。由于它的许多独特的优点,在光纤通信、光纤传感等领域具有广阔的应用前景。以光纤光栅技术为基础的光纤光栅传感器已经成为传感器研究领域中的一大热点。光纤光栅作为传感器的突出优点是可复用性,采用多个光纤光栅,可以构成分布式传感网络,实现多点检测,这在智能和灵巧结构中有着重要的应用。本文的主要研究内容如下: 1 对光纤光栅的相关理论进行了系统的研究,主要内容包括:光纤光栅的耦合模理论;光波在光纤Bragg 光栅的传输特性;光纤Bragg 光栅的物理特性和传感原理。并介绍了光纤传感技术在国内外发展的状况及应用。 2 对目前国内外已经研究过的滤波解调制方法进行了简单的归纳和分析,并对匹配光栅滤波解调制技术进了系统的理论分析和实验研究,实验获得的此滤波解调制技术的波长分辨率为2.33pm。 3 在已报道的光纤光栅复用传感系统文献[21~24,30~39,42,44]中,首次设计并实现了一种基于可调谐光纤激光器的光纤Bragg 光栅波分和时分复用阵列传感系统,该传感系统具有经济实用性,信噪比高,可复用数目大等特点,对于多点检测的传感网络具有较大的实用价值。具体的研究内容如下: (1) 设计了基于可调谐光纤光栅的光纤激光器,可调谐波长范围为10nm,并分析了其工作原理。 (2) 利用单片机和光强度调制器将连续激光调制成时分复用所需要的脉冲光,与普遍使用的宽带光源相比,其光源的峰值功率很强,经传感网络后信噪比很高。 (3) 采用匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址的有源解调方案,对四个光纤光栅组成的两列光栅串成功的进行了波分和时分复用传感研究,应变分辨率为2.9με/step。
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