W型光纤光栅传感特性研究

发布时间：2020-04-11 12:56

【摘要】：光纤光栅是最近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一,具有价格低、稳定性强、体积小、抗电磁干扰、抗腐蚀等特点,近年来广泛被应用在传感领域。在W型光纤上刻写布拉格光栅,其反射谱谐振峰的强度和中心波长皆可用于传感。针对W型光纤光栅在温度传感、应变(力)传感、折射率传感等方面进行基本传感特性的研究,有助于进一步发现W型光纤光栅在传感领域的优势,拓展其应用范围。首先,基于耦合模理论和W型光纤的模场研究,分析了W型光纤光栅的耦合方式,并结合Mode Solution利用Matlab对W型光纤光栅反射谱进行了仿真。其次,详细讨论并仿真分析了 W型光纤光栅的应变、温度和折射率响应,并搭建了传感实验平台,对W型光纤布拉格光栅温度、应变、折射率传感特性进行了实验研究。最后,利用W型光纤光栅反射谱谐振峰的强度对温度不敏感的特性分别提出了一种温度不敏感的折射率传感方案和位移传感方案。
【图文】：

３．逦Ｄ型光纤光栅逡逑常规单模光纤的横截面是直径１２５＾ｍ的正圆，Ｄ型光纤指的是一种横截面像逡逑英文大写字母Ｄ的光纤，如图１－１，邋Ｄ型光纤光栅是在Ｄ型的光纤纤芯刻上光栅。逡逑Ｄ型光纤结构非对称，纤芯应变在弯曲作用下改变，故Ｄ型光纤光栅较单模光纤逡逑光栅对弯曲更加敏感。特别地，Ｄ型光纤光栅对弯曲敏感是其基本属性，不需要逡逑附加结构和重新封装，并且体积小，因此Ｄ型光纤光栅作为弯曲传感器的研究被逡逑广受关注【２３】。相比于普通光纤，Ｄ型光纤的纤芯由于较薄的包层更靠近外界环境，逡逑Ｄ型光纤光栅被广泛应用于折射率传感％逡逑图１－１邋Ｄ型光纤横截面示意图［２４１逡逑４．

纤利用下陷的包层折射率带隔离了两条不同的正交轴，这种光纤也就是Ｗ型光逡逑纤，也被称为ＤＣ邋（Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ邋Ｃｌａｄｄｉｎｇ）光纤。Ｗ型光纤是一种双包层光纤，其逡逑折射率分布如图１－２，包括三层结构：纤芯的折射率最高，外包层的折射率的次逡逑之，内包层的折射率最低，因其折射率分布类似英文大写字母Ｗ而被称为Ｗ型逡逑光纤。随着化学气相沉淀法（ＣＶＤ）的不断成熟，可通过掺杂特殊元素的方式改逡逑变光纤折射率分布。逡逑——，，逦，逦．逦．逦■逦Ｔ］逡逑４，逦■逡逑３邋■逡逑１逡逑ｇ邋２邋■逦■逡逑0逡逑Ｉ逡逑｜邋１邋■逦．逡逑Ｕ邋Ｕ逦：逡逑＂２邋－６０逦－４０逦－２０逦０逦２０逦４０逦６０逡逑Ｒａｄｉｕｓ［ｕｍＪ逡逑图１－２邋Ｗ型光纤光g跽凵渎史植纪煎义

本文编号：2623619