再生过程中光纤光栅的特性研究

论文摘要

光纤布拉格光栅作为一种无源器件,具有抗电磁干扰、插入损耗低、体积小、易复用、灵敏度高等优点,是传感领域的重要元件。但普通的光纤布拉格光栅只能在300℃以下的中低温环境稳定工作,在高温环境中,光纤布拉格光栅的强度会出现急剧下降,甚至光谱消失的现象,严重影响测试结果,限制了光纤布拉格光栅在高温环境中的应用。研发高温传感器并对此展开研究成为一个迫切的问题。再生光纤光栅作为一种经过高温退火得到的新型光纤光栅,可以承受1100℃以上的高温环境,并且制作流程简单,成本较低,成为高温传感领域的研究热点。本文针对光纤光栅再生过程中特性展开一系列研究:首先,分析再生光纤光栅的研究背景、目的及意义,并对再生光纤光栅的温度传感特性及应变传感特性作简要陈述,之后从四个方向对国内外关于再生光纤光栅的研究动态进行介绍。其次,介绍再生光纤光栅的制作流程,对比再生光纤光栅在不同温度下的特性。讨论影响光纤光栅再生的几个因素,将每个因素的影响机制单独分析,并对光纤光栅再生的两个成栅机理进行阐述。然后,介绍再生过程中光纤机械强度的研究情况,总结实验规律,分析光纤机械强度变化的原因,并将再生光纤光栅与光纤的机械强度进行对比,得到两者之间机械强度的数量关系。最后,对再生过程中光纤光栅的折射率调制变化研究情况进行介绍。通过MATLAB模拟仿真的手段分别研究光学低相干反射计扫描光纤光栅的状况和切趾光纤光栅再生前后折射率调制变化率的情况,接着,利用白光干涉的原理,进行光学低相干反射计检测切趾光纤光栅的实验研究,得到切趾光纤光栅再生前后折射率调制变化率情况,最后将实验得到的结果与前期仿真结果进行对比验证,证实了实验结果的可靠性及真实性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 再生光纤光栅性质
•     1.2.1 再生光纤光栅的温度响应特性
•     1.2.2 再生光纤光栅的应变响应特性
•   1.3 再生光纤光栅的国内外研究动态
•     1.3.1 再生光纤光栅的成栅机理国内外研究动态
•     1.3.2 再生光纤光栅的制作方式及手段国内外研究动态
•     1.3.3 非单模Ⅰ型光纤光栅再生国内外研究动态
•     1.3.4 再生光纤光栅强度保护国内外研究动态
•   1.4 课题研究的意义及目的
•   1.5 本文主要内容及结构
• 第2章 再生光纤光栅的制作及成栅机理
•   2.1 再生光纤光栅的制作流程
•     2.1.1 种子光纤光栅的制作
•     2.1.2 光纤光栅再生实验
•     2.1.3 再生光纤光栅温度响应研究
•     2.1.4 光纤光栅在不同温度下再生情况对比
•   2.2 影响光纤光栅再生的因素
•     2.2.1 光纤光栅类型
•     2.2.2 光纤掺杂浓度
•     2.2.3 激光能量密度及脉冲数量
•     2.2.4 种子光纤光栅的强度
•     2.2.5 载氢
•     2.2.6 退火过程
•   2.3 再生光纤光栅的成栅机理
•     2.3.1 化学物质周期性扩散的机理
•     2.3.2 光纤内部应力松弛机理
•   2.4 本章小结
• 第3章 再生过程中光纤光栅机械强度研究
•   3.1 光纤机械强度研究现状
•   3.2 光纤机械强度实验测试
•     3.2.1 实验装置设计
•     3.2.2 光纤机械强度实验规律
•   3.3 光纤机械强度变化原因分析
•     3.3.1 显微镜观察法
•     3.3.2 无芯与普通光纤对比法
•     3.3.3 光学低相干反射计（OLCR）检测法
•   3.4 再生光纤光栅机械强度
•   3.5 本章小结
• 第4章 再生过程中光纤光栅折射率调制变化研究
•   4.1 再生过程中光纤光栅折射率调制变化研究方案
•     4.1.1 切趾光纤光栅简介
•     4.1.2 光学低相干反射计工作原理简介
•   4.2 再生过程中光纤光栅折射率调制变化仿真与实验研究
•     4.2.1 再生过程中光纤光栅折射率调制变化仿真研究
•     4.2.2 再生过程中光纤光栅折射率调制变化实验研究
•     4.2.3 仿真与实验研究对比
•   4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 车娜娜

导师: 张建中

关键词: 高温传感器,再生光纤光栅,机械强度,切趾光纤光栅,折射率调制

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: TN253

总页数: 69

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