【正文】 2)(2)()( LLtT RLRLRLRL RLRLRL ??????? ??? （ 29） 其中， 錯誤 !未找到引用源。 分別為左旋光和右旋光的有效折射率； VVerdet 常數(shù)，石英光纖在 1300nm波長附近的 Verdet 常數(shù)大約為錯誤 !未找到引用源。 1/4 波片 當(dāng)線偏振光振動方向與四分之一波片的光軸方向成 ? 時，則通過這種波片后線偏振光變?yōu)閳A偏振光。 ○ 3 當(dāng) 錯誤 !未找到引用源。它們決定了合成偏振光的偏振態(tài)。 以上三種偏振光稱為完全偏振光，可以由兩個互相垂直的，有相位關(guān)系的，同頻率的線偏振光合成。 （ 2）圓偏振光 在垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的大小不變，但隨時間以角速度錯誤 !未找到引用源。 用來表示垂直于光傳播方向的平 面內(nèi)，光振動方向的矢量圖。 光纖光柵傳感器 光纖光柵傳感器（ Fiber Bragg Grating Sensor）屬于光纖傳感器的一種，基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格（ Bragg）波長的調(diào)制來獲取傳感信息，是一種波長調(diào)制型光纖傳感器。 光環(huán)行器的功能與光隔離器的類似。耦合器就是用來連接 3 個或者更多的連接點(diǎn)。周期性光纖光柵也叫均勻光纖光柵，而非周期性光纖光柵又稱為啁啾光（ chirped gratings），又可分為線性 Chirped 光柵、 Taper 型光柵和 Blazed 型光柵等類型。 是光柵周期（相鄰折射率最大點(diǎn)間的距離）。 圖 11 光纖的結(jié)構(gòu) 光纖纖芯和包層的尺寸根據(jù)用途不同，有許多類型。 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 2 1 光纖光柵的基本概念 光纖的基本概念 光纖的結(jié)構(gòu)十分簡單。 關(guān)鍵詞：光纖光柵，磁場，偏振 相關(guān)損耗（ PDL）， 1/4 波片 II ABSTRACT Fiber grating is a new type of optical devices for optical fiber munication, optical fiber sensing and optical information processing. The traditional methods of measuring magic fields using fiber grating is measuring the change in wavelength. This method of low precision and highfrequency response is also poor. put forward a direct measurement of the magic field whose basic principle is that under the effect of an external magic field, the lefthand and the righthand circular polarized Bragg reflection wavelength in the fiber grating drift, so measure the drift and then determine the size of the magic field. However, due to the small quartz material constant, the magic field caused by the reflection spectrum of split is very small, and the most mon spectrum analyzer accuracy is 50pm, making it more difficult to detect the magic field. This paper presents a new method of measuring electromagic fields using fiber Bragg grating. The system is based on magic, and optical fiber grating polarization loss (PDL) is proportional to the principle. Converse the left circularly polarized light and right circularly polarized light into linearly polarized light using 1/4 wave plate, and then strong magic field strength is calculated according to the two polarized light. This approach has the advantages of high sensitivity, highfrequency effects, not sensitive to temperature, and overe the lack of traditional fiber grating measurement of electromagic fields. Key words： Fiber Bragg Grating； Magic field； Polarization Dependent Loss；1/4 wave plate 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 1 引言 光纖光柵是最近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。 ，完成論文初稿；最后完善并修改畢業(yè)論文。對應(yīng)波長變化量很小，當(dāng)磁場變化 1000Gs 時，兩反射波長變化量僅為 。由于光纖光柵的出現(xiàn)，使許多復(fù)雜全光通信和傳感網(wǎng)成為可能，極大地拓寬了光纖技術(shù)的應(yīng)用范圍。 ———— 撰寫論文，完成論 文初稿。 論文作者簽 名： 時間： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 時間： 年 月 日 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 教授 院 (系 ) 電子工程學(xué)院 專業(yè) 光電信息工程 題目 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 任務(wù)與要求 。 。起 止 時 間 工 作 內(nèi) 容 主要參考書目 (資料 )： （ 1）趙勇，光纖光柵傳感技術(shù) [M].北京：國防工業(yè)出版社， 20xx. （ 2）廖延彪，偏振光學(xué) [M].北京 :科學(xué)出版社 .. （ 3）畢衛(wèi)紅，張燕軍，齊躍峰等，光纖通信與傳感技術(shù) [M]，北京：電子工業(yè)出版社 . 主要儀器設(shè)備及材料： 仿真軟件 論文 (設(shè)計(jì) )過程中 教師的指導(dǎo)安排 ： 每周指導(dǎo)一次，主要解答學(xué)生問題，指導(dǎo)研究進(jìn)度，并檢查閱讀資料筆記和仿真程序。 光纖光柵測電磁場的解調(diào)系統(tǒng)是根據(jù)磁場與光纖光柵偏振相關(guān)損耗 （ PDL）成正比的原理，運(yùn)用 1/4 波片將左旋圓偏振光和右旋圓偏振光轉(zhuǎn)化為線偏振光，再根據(jù)檢測出的兩偏振光的光強(qiáng)計(jì)算出磁場強(qiáng)度，這種方法靈敏度高，高頻效應(yīng)好、對溫度不敏感，克服了傳統(tǒng)的光纖光柵測量電磁場的不足。 3． 完成本課題的工作方案 。 錯誤 !未找到引用源。 由于光纖光柵的出現(xiàn)，使許多復(fù)雜全光通信和傳感網(wǎng)成為可能，極大地拓寬了光纖技術(shù)的應(yīng)用范圍。自內(nèi)向外為：纖芯（芯層） → 包層 →涂覆層（被覆層）（如圖 11）。 光纖光柵器件 光纖光柵 光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成空間的相位光柵，其作用實(shí)質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 3 射鏡。 光纖光柵的光學(xué)特性 光纖光柵是一種參數(shù)周期變化的波導(dǎo)，其縱向折射率的變化將引起不同光波模式之間的耦合，并且可以通過將一個光纖模式的功率部分地或完全地轉(zhuǎn)移到另一個光纖模式中區(qū)來改變?nèi)肷涔獾念l譜。 圖 16 光纖光柵（ FBG）傳感原理圖 在光纖光柵傳感系統(tǒng)中，有各種各樣的器件巧妙地將光路連接起來，處理光信號。 光纖隔離器及環(huán)形器 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 6 與光纖耦合器不同，光纖隔離器只能沿一個方向傳輸光信號。 光開關(guān) 光開關(guān)是光纖通信中光交換系統(tǒng)的基本單元，并廣泛用于光路監(jiān)控系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)。 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 7 2 光的解調(diào)及解調(diào)系統(tǒng)的理論分析 光的偏振 光的偏振 光是橫波，光的振動方向始終與光的傳播 方向垂直。在迎光矢量圖上，自然光是一些均勻分布的輻射線。在某一固定時刻 錯誤 !未找到引用源。 的平面內(nèi) ,兩光振動表達(dá)式為： cos( )xxE A t kz??? （ 21） 0c o s ( )yyE A t k z??? ? ? （ 22） 將兩方程消去 t，得電矢量端點(diǎn)的軌跡方程： 錯誤 ! 未找到引用源。 ○ 2 當(dāng) 錯誤 !未找到引用源。 (1)自然光 +線偏振光 (2)自然光 +圓偏振光 (3)自然光 +橢圓偏振光 偏振相關(guān)損耗 偏振相關(guān)損耗（ PDL）是偏振相關(guān)損耗是指對于所有偏振態(tài)，由于偏振態(tài)的變化產(chǎn)生的插入損耗的最大 變化值，以 db 為單位。 基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 12 圖 27 圓偏振光通過 1/4 波片 橢圓偏振光通過四分之一波片后，變?yōu)榫€ 偏振光，其振動方向與光軸方向的夾角。 ：偏振相關(guān)損耗定義 為兩個偏振模之間的差分損耗，對于光纖布喇格光柵 (FBG)，其 PDL 則為： 錯誤 !未找到引用源。 ：交流耦合系數(shù)； 錯誤 !未找到引用源。 ：光纖的有效折射率； 錯誤 !未找到引用源。由圖 29 知，最小的 PDL值出現(xiàn)在兩個譜的交叉點(diǎn)，而且，在透射譜主阻帶內(nèi)有最大 PDL 值。利用 PDL 與外加磁場的這一關(guān)系，進(jìn)行磁場測量。 、 錯誤 !未找到引用源。 ， 快軸為 y 軸，左、右旋圓偏振光通過此波片時，轉(zhuǎn)化為線偏振光，非對應(yīng)波長左、右旋圓偏振光轉(zhuǎn)化為橢圓偏振光。 （ 221） 當(dāng) x 與 y 光相位差 錯誤 !未找到引用源。由 節(jié)的結(jié)論可得：對應(yīng)波長變化量很小，當(dāng)磁場變化 1000Gs 時，兩反射波長變化量僅為 ,當(dāng)磁場在 0～ 錯誤 !未找到引用源。 橢圓偏振光，由 的 結(jié)論可得：其能量幾乎全部通過檢偏器，結(jié)果就是無法解調(diào)。 光纖光柵的選擇 光纖光柵的種類很多，主要分兩大類：一是 Bragg 光柵（也稱為反射或短周期光柵）；二是透射光柵（也稱為長周期光柵）。在同樣外界磁場作用下，升余旋切趾光柵的 PDL 值最大，啁啾光柵最小。 ，基于 Bragg 光柵磁場測量解調(diào)系統(tǒng)的研究 20 通過 FPGA 編程可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 此方法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備構(gòu)造簡單，成本低廉，但 不可避免地會引起一些誤差。此系統(tǒng)相較于以前的系統(tǒng)具有精度高、高頻響應(yīng)好等特點(diǎn)，為研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型電磁場監(jiān)測設(shè)備打下基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對自己的能力有了一個新的定位，從中發(fā)現(xiàn)了自己存在的不足，受益非淺。對本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照 任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它