全同弱反FBG制作系统研制
本文关键词: FBG 全同弱反 自动化刻写系统 光纤传感 随机激光 出处:《电子科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)具有低损耗、高效率且结构简单等优点,以及特定波长反射、多物理量敏感等特性,成为当前光纤技术中最为成熟、应用最广泛的一项。而全同弱反FBG即中心波长一致,低反射率的多个FBG刻写于同一段光纤中所构成的结构,此种结构能够突破传统光纤光栅传感器单点传感的限制,利用光时域反射技术来实现准分布式传感。同时全同弱反FBG结构能够用于制作光纤随机激光器,缩小光纤激光器的体积并加强性能。因此,全同弱反FBG具有广阔的应用前景和研究价值,成为近几年研究和产业化的热点和方向。本文基于全同弱反FBG的应用价值和研究前景,以高效灵活的制作全同弱反FBG为目标,本文从光纤布拉格光栅刻写原理出发,设计和制作了一套实用的自动化全同弱反FBG制作系统,同时研究和探讨了全同弱反FBG的特性和应用。本文调研了光纤布拉格光栅刻制技术的发展,简要论述光栅的理论基础并介绍光纤光栅在光纤传感、光纤激光等多个领域的应用。介绍了全同弱反FBG的结构与特性,以及其在实际工程应用中的独有优势和特点。本文提出、设计并建造了一套可靠的全同弱反FBG制作系统。针对自动化光纤光栅刻写的需要,设计新型刻写平台,通过平台中装置的精密机械滑轨和动力装置以驱动系统完成光纤光栅的刻写流程,同时联动激光器和光谱仪,实现系统的高效运行和自动控制。本文通过Lab VIEW开发平台开发出全同弱反FBG制作系统控制程序软件。能够通过控制软件简单高效地控制刻写平台的机械结构、激光器以及光谱仪,实现软件驱动多硬件设备联合运行,能够令光纤光栅的刻写通过一键操作,并自动完成光纤光栅刻写。本文基于提出的系统刻制的全同弱反FBG进行理论仿真,与实测光谱进行对比分析。通过实验研究了全同弱反FBG的温度特性,并选取了全同弱反FBG在传感领域和随机激光领域的实际应用。展现本文提出系统所具有的实际工程和产业化价值。
[Abstract]:Fiber Bragg grating (FBG) has the advantages of low loss, high efficiency and simple structure. It has become one of the most mature and widely used optical fiber technology, and all the weak inverse FBG is the same as the center wavelength, low reflectivity of multiple FBG written in the same section of the structure of the fiber. This structure can break through the limitation of single point sensor of traditional fiber Bragg grating sensor and use optical time domain reflectance technology to realize quasi-distributed sensing. At the same time all the same weak inverse FBG structure can be used to fabricate fiber random laser. The volume of fiber laser is reduced and the performance is enhanced. Therefore, the fully identical weak inverse FBG has a broad application prospect and research value. In recent years, it has become the hot spot and direction of research and industrialization. Based on the application value and research prospect of fully identical weak inverse FBG, the aim of this paper is to make fully identical weak inverse FBG with high efficiency and flexibility. Based on the principle of fiber Bragg grating (FBG) writing, this paper designs and manufactures a set of automatic, fully equivalent and weak inverse FBG manufacturing system. At the same time, the characteristics and applications of fully identical weak inverse FBG are studied and discussed. In this paper, the development of fiber Bragg grating etching technology is investigated, the theoretical basis of fiber Bragg grating is briefly discussed and the fiber grating sensing in fiber is introduced. This paper introduces the structure and characteristics of fully identical weak inverse FBG and its unique advantages and characteristics in practical engineering applications. This paper designs and builds a set of reliable fully identical weak inverse FBG production system. A new writing platform is designed to meet the needs of automatic fiber Bragg grating (FBG) writing. Through the precise mechanical slideway and power device in the platform, the driving system is used to complete the writing process of the fiber grating, at the same time, the laser and spectrometer are operated. Realize the efficient operation and automatic control of the system. This paper adopts Lab. The VIEW development platform has developed the control program software of the same weak inverse FBG making system. The mechanical structure of the engraving platform can be controlled simply and efficiently by the control software. The laser and spectrometer realize the joint operation of multi-hardware device driven by software and can make the writing of fiber grating operate by one key. In this paper, the theoretical simulation is carried out on the basis of the fully identical weak inverse FBG of the proposed system, and compared with the measured spectra. The temperature characteristics of the fully identical weak inverse FBG are studied by experiments. The practical applications of fully identical weak inverse FBG in sensing field and random laser field are also selected to show the practical engineering and industrialization value of the proposed system in this paper.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN253
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,本文编号:1468160
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