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光纤光栅传感器干涉解调方法的研究

夏磊  
【摘要】:光纤光栅作为一种光无源器件,具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等特性,在现代传感领域发挥着重要的作用。由于光纤光栅传感器响应的是反射或透射波长的变化,因此,如何准确、方便的解调波长漂移量是光纤光栅传感的关键技术之一。本文研究了光纤光栅反射波长干涉解调方法,提出了一种简单、精确的解调系统结构。 本文利用耦合模理论分析了光纤光栅的传感机理,并进行了数值仿真,研究了光栅各参数对反射谱的影响。根据谐振波长公式建立了温度和应变的传感模型。 提出了一种基于非平衡M-Z型波导调制器的干涉解调方案,进行了理论分析和实验验证,并将该方案与基于全保偏光纤的非平衡M-Z干涉解调方法从理论和实验上进行了分析和对比,给出了两种方案各自的优势和不足。 设计了基于非平衡M-Z型铌酸锂波导调制器的光纤光栅温度传感解调系统,进行了温度传感和解调实验。实验证明,在25~85℃范围内,FBG反射波长与温度近似为线性关系,变化率约为10.74pm/℃,与理论分析相符;解调系统的精度达到1.66pm,解调范围约为2.2nm。实验证明该方案的解调精度高,稳定性高,对光纤光栅传感器的广泛应用有实际意义。


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