阶梯型单模光纤中的受激布里渊散射传感特性

发布时间：2024-12-26 05:33

　　近年来,分布式光纤传感器(Distributed Optical Fiber Sensors,DOFS)备受关注,它广泛应用在土木结构、环境监测、航空航天等领域,特别适用于作业空间受限的环境。该类传感器具有测量精度高、误差小、寿命长等优点。基于受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)的分布式光纤传感器能够同时测量温度、应变两个参数,但在温度与应变同时传感测量上存在交叉敏感的问题,难以提高测量精度。本论文对阶梯型单模光纤的受激布里渊散射进行了理论研究,并对其应用于温度与应变同时传感的特性进行了系统分析。论文主要内容如下:1.针对锗/氟(Ge/F)掺杂阶梯型单模光纤,基于受激布里渊散射理论,系统研究光纤中Ge和F的掺杂浓度及纤芯结构对其布里渊增益谱(Brillouin Gain Spectrum,BGS)的影响。2.通过优化设计阶梯型折射率分布单模光纤的结构,使布里渊增益谱中L01声学模式和L03声学模式对应的布里渊频移(Brillouin Frequency Shift,BFS)差值达到436MHz,且其布里渊增益处于同一个数量级。3.采用优...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１拉曼散射和布里渊散射的示意谱ＰＩ??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ１３５１?ｏｆ?Ｒａｍａｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ａｎｄ?Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??

ａ）?ｂ）??图２－２布里渊散射的比较Ｉ３５〗?ａ）自发布里渊散射；ｂ）受激布里渊散射??Ｆｉｇ．２－２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ１３５１?ｏｆ?Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ａ）?Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ?Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；?ｂ）?Ｓｔｉｍｕｌａ....

图２－２布里渊散射的比较Ｉ３５〗?ａ）自发布里渊散射；ｂ）受激布里渊散射??

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图２－５阶跃型单模光纤和高折射率差光纤的布里渊增益谱??Ｆｉｇ．２－５?Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ?ｇａｉｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍｓ１３３１?ｏｆ?ｓｔｅｐｐｅｄ－ｓｈａｐｅｄ??

基于２．２节光学模式及声学模式的求解，光学模式及声学模式的特性取决于??光纤的结构及介质的材料特性。基于式（２－３１）、式（２－３２）以及式（２－３３），光纤的结??构及折射率的分布会影响布里渊增益谱的性能及特性。图２－５表示当入射波长为??１５５０ｎｍ时，一种阶跃型单模光纤（ｓ....

图３－１阶梯型单模光纤的结构示意图??Ｆｉｇ．３－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ｓｔｅｐｐｅｄ－ｓｈａｐｅｄ?ｓｉｎｇｌｅ?ｍｏｄｅ?ｆｉｂｅｒ??

〇．９°Ｃ，最大应变误差为２８．８｜ｉ￡。基于以上研宄内容，本文为了提高同时测量温度??和应变的精度，优化设计了阶梯型折射率分布单模光纤的结构。阶梯型单模光纤??的结构示意图如图３－１所示。在此结构中，我们把传统的纤芯层划分为第一层和??第二层两部分，最外面一层为包层。纤芯层具有....

本文编号：4020611