光纤光栅温敏与温度补偿式封装技术的研究

【摘要】： 光纤光栅是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。由于它具有插入损耗小、波长选择性好及传感信息对波长绝对编码等优良特性，因而在光纤通信及传感领域有着广阔的应用前景。光纤光栅对于温度和应力都是敏感的，它的中心波长会随环境温度和所受应力的变化而产生漂移。一方面在光纤通信及光纤应变传感等领域，对光纤光栅的波长稳定性要求很高，而在光纤光栅温度传感应用领域，又要设法增强光纤光栅温度敏感性。另一方面，由于光纤光栅是紫外光在去掉涂覆层的单模石英光纤上写入，质地脆，容易折断，抗酸、碱能力都较差，在实际应用中，为了便于安装和抵抗恶劣的环境，因此也必须寻找有效的封装方式，对光纤光栅进行保护。 本文介绍了光纤光栅的基本原理和封装技术的发展，阐述了光栅温敏式和温度补偿式封装的原理，在此基础上设计了简单实用的封装元件，并通过多次实验验证了实际封装效果，对实验结果进行了详细的分析和研究，得出了初步的结论。本文所做的主要工作包括以下几个内容： 一、选取了常见的热膨胀系数大的材料制作封装元件，经过多次一80℃到80℃反复测试，封装元件没有出现老化开裂、封装裂纹、空洞、离层等缺陷，封装材料具有良好的温敏稳定性及复用性，与光纤相容性较好； 二、对光纤光栅进行简单、实用的封装处理，就封装效果的优劣性、波长测量的准确度、重复性和封装时产生的波长损失等方面进行了一系列的实验，得出了初步的结论； 三、对温敏和温度补偿式封装的实验数据进行了详细的分析和对比，从数字上对温变过程中光纤光栅中心波长的改变及温变曲线进行了定量的分析，在大量实验数据分析结果的基础上，总结出哪种材料封装效果更好，以及如何有效的减小实验误差。