光纤光栅光波与微波解调技术在环境温度传感中的研究

发布时间：2021-02-14 17:24

　　光纤传感以其轻质量、高灵敏度、强抗扰性、易集成等特点,被广泛运用于气体、水质等监测,尤其是在有毒有害、易燃易爆的恶劣环境中,也不会对环境产生二次污染。随着环境问题愈发严峻,现有的检测技术趋于成熟,进一步对环境指标进行快速、实时、大范围的同步测量需求日益迫切。在此背景下,针对不同的分辨率需要,本论文设计了几种基于光波和微波共同调制的光纤温度传感解调系统,并进行了深入的理论以及实验研究。主要研究成果概述如下:传统的输出功率及带宽固定的激光器若工作在饱和状态,输出功率普遍较低,难以应对越来越高的系统性能需求,传感器的波长灵敏度也受到限制。为突破常规全光纤激光传感器的特性限制,本研究实现了一种高功率、窄线宽的自注入锁定环形激光传感器,激光器工作波长的变化转变为激光器的腔长变化,在26℃-36℃的温度上升范围内,通过测量激光输出功率对温度变化进行感知。提出并通过实验验证了一种基于微波信号产生原理的温度传感方法,能够快速精确地对传感器进行解调。利用光纤光栅反射频谱打破拍频信号平衡从而将相位变化转换为强度变化,得到强度与温度的对应关系的曲线。该方案可以描述振幅响应平坦区域的温度调谐,提高了中心波长附... 

【文章来源】：上海第二工业大学上海市

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光纤中的散射光分布图

所以相位调制也是频率调制，加载的信号提供外加电场，调制度由电光晶体和外电场确定，其典型的结构如图2.1 所示。图 2.1 电光相位调制器电信号施加在与波导接触的金属带上，因此，铌酸锂晶体的折射率因为电光效应产生而改变。铌酸锂中产生的电光效应可表示为[39] (2-1)其中 为晶体折射率改变量， 是铌酸锂晶体中某一方向的折射率， 为该方向上的电光系数， 是外加电场的幅度。将电极加到铌酸锂晶体上后再进行封装，相位调制器就形成了。为了使调制效率最优，部分调制器会在内部置入一个起偏器，将光场起偏方向控制在 z 轴，而有些调制器则没有，光场能够同时沿着光波导 x 轴和 z 轴传输，由于传播速度不同，波速快的光矢量方向称为快轴，另一边则为慢轴。当对沿着 z 轴传播的光场施加电压 v(t)

理是基于光电效应，热探测器基于材电学性能，它区别于光子探测器的最系统，通常需要探测器至少对某一特和低暗电流、低噪音等功能。目前，导体-金属（MSM）光电探测器和 PIN体上，能量被价带中的电子吸收。 中留下一个空穴。。当半导体上有附样光信号就转换为电信号。光电探测光电探测器后，输出的光电流为2inI RE响应度。通过构建行波结构，沿着器件，并使得具有更大带宽的探测器成为 型光电探测器。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009

硕士论文
[1]基于光纤传感水质监测系统的关键技术研究[D]. 田家扬.上海师范大学 2017
[2]基于微波调制的准分布式光纤传感及其波长解调技术研究[D]. 程锐.华中科技大学 2016
[3]基于频谱分区的高精度光纤布拉格光栅传感解调系统的研究[D]. 杨刚.南京大学 2015
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本文编号：3033570