光柵布拉格光柵及其傳感特性研究論文-在線瀏覽
2024-07-29 19:28本頁面
【正文】 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計）水平論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日光柵布拉格光柵及其傳感特性研究一 光纖光柵概述 光纖光柵的耦合模理論光纖光柵的形成基于光纖的光敏性，不同的曝光條件下、不同類型的光纖可產(chǎn)生多種不同的折射率分布的光纖光柵。光纖光柵區(qū)域的光場滿足模式耦合方程： (12)式中：、分別為光纖光柵區(qū)域的前向波、后向波；為耦合系數(shù)；與光柵周期和傳播常數(shù)有關(guān)。光纖光柵的不同光譜特性呈現(xiàn)出不同的傳輸或調(diào)制特性，因而可構(gòu)成不同功能的光線器件。周期性光纖光柵制造簡單，但其特性容易受到限制。光纖光柵按功能可分為：濾波型光纖光柵和色散補償性型光纖光柵。光纖光柵按結(jié)構(gòu)的空間周期和折射率的分布可分為： 均勻周期光纖布拉格光柵這是目前最常用的光纖光柵，多數(shù)情況下生產(chǎn)的屬于均勻周期正弦型光柵。這些旁瓣分散了光能量，不利于光纖光柵的應(yīng)用，所以均勻光纖光柵的旁瓣抑制是表征其性能的主要指標之一。不同的柵格周期對應(yīng)不同的反射波長，因此啁啾光纖光柵能夠形成很寬的反射帶寬。 切趾光纖光柵切趾光纖光柵的周期是均勻的，折射率隨一定的函數(shù)關(guān)系呈一個鐘形包絡(luò)變化，典型的包絡(luò)函數(shù)有高斯分布函數(shù)、超高斯分布函數(shù)、升余弦函數(shù)、帽型函數(shù)、柯西函數(shù)。 閃耀光纖光柵光柵制作過程中，如果紫外側(cè)寫光束與光纖軸不垂直，造成其折射率的空間分布與光纖軸有一個小角度，但光纖光柵的周期和折射率調(diào)制深度均為常數(shù)，這就形成了閃耀光纖光柵。 相移光纖光柵相移光纖光柵是在均勻光纖光柵的某些特點上，通過一些方法破壞其周期的延續(xù)性而得到的。 超結(jié)構(gòu)光纖光柵超結(jié)構(gòu)光纖光柵亦稱為取樣光柵，其折射率調(diào)制不是連續(xù)的，而是周期性間斷的，相當于在布拉格光柵的折射率正弦調(diào)制下加上一個方形包絡(luò)函數(shù)，這是一種特殊的光柵結(jié)構(gòu)，它既有布喇格光柵的反射特性，亦有長周期光纖光柵的包層模耦合特性。另一方面，由于方波包絡(luò)的周期通常為幾百個微米，因此，超結(jié)構(gòu)光纖光柵亦可看作是一個長周期光纖光柵，它將引起基階導(dǎo)波模與包層模之間的耦合，在光柵透射譜中產(chǎn)生寬帶損耗峰。 長周期光纖光柵長周期光纖光柵的柵格周期遠大于一般的光纖光柵，一般可達到幾百微米，而一般布拉格光纖光柵的周期不到一微米。另外，長周期光纖光柵的波長選擇特性會因外界應(yīng)力、溫度等因素的影響而改變。此外莫爾光柵, Tophat光柵等均為非均勻的光纖光柵，在通信與傳感領(lǐng)域已引起廣泛關(guān)注。當波長滿足布拉格條件式(21)時，入射光將被光纖布拉格光柵反射回去。光纖布拉格光柵對于應(yīng)力和溫度都是很敏感的，應(yīng)力通過彈光效應(yīng)和柵格間距的變化來影響，溫度則是通過熱光效應(yīng)和熱脹效應(yīng)來影響。光纖布拉格光柵產(chǎn)生應(yīng)變時的折射率變化：式中：是軸向應(yīng)力，是纖芯材料的泊松比，、是彈光系數(shù)，是有效彈光系數(shù)。所以公式(22)可寫成： (23)公式(23)就是裸光纖布拉格光柵應(yīng)力測量的一般計算公式。從式(24)可以看出，與之間呈線性關(guān)系，通過測量光纖布拉格光柵的反射波長移動，便可以確定環(huán)境溫度。 光纖布拉格光柵壓力傳感器外界環(huán)境的壓力變化也會對光纖布拉格光柵的中心波長產(chǎn)生影響。則由公式(25)、(26)、(27)可得： (28)但裸光纖布拉格光柵的壓力測量的靈敏度是很低的，在實際應(yīng)用中不可能應(yīng)用于常規(guī)測量。 基于雙折射效應(yīng)的光纖布拉格光柵傳感器根據(jù)光纖模式理論可知，當外界壓力沿徑向作用在光纖上時，將引起光纖的附加雙折射現(xiàn)象，就是這個雙折射現(xiàn)象引起了兩種附加的正交偏振模式。光柵受到外界擾動后，其諧振波長將發(fā)生下列的變化： (212)式中：為外界施加的擾動；為線分布力；為溫度，為光纖布拉格光柵纖芯的初始有效折射率。根據(jù)式(212)、( 213)、( 214)，可得： (215) (216)由于線分布力引起石英單模光纖雙折射應(yīng)力可表示成如下的形
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