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光纤光栅是近些年来发展较快的一种新型光纤器件,可广泛用于光纤通讯与光纤传感领域。在传感应用中,光纤光栅传感器采用波长作为信息载体,具有高灵敏度,抗电磁干扰,对光强起伏不灵敏,适于波分复用等优点。这些独特的优点使得光纤光栅传感器在工程检测领域有着较大的应用潜力。光纤光栅波长解调仪器是整个测量系统中最重要的部分,它性能的好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。本论文研究的目的就在于提高以可调谐Fabry-Perot滤波器为解调器件的光纤光栅解调系统的性能。
论文中对可调谐Fabry-Perot滤波器的原理进行了介绍,分析了腔内损耗对可调谐Fabry-Perot滤波器性能的影响,并使用传输矩阵对多层介质反射膜进行了分析。以这些原理为基础,我们采用端面镀高反膜的光纤准直器作为腔镜制成可调谐单模光纤Fabry-Perot滤波器。该滤波器具有精细度高、损耗低、工艺简单、易于调节及腔长可调节范围大等优点,可以应用于光纤光栅波长解调系统。
论文对可调谐光纤Fabry-Perot滤波器解调光纤光栅Bragg波长的原理进行了分析。利用研制的可调谐光纤Fabry-Perot滤波器,我们构建了光纤光栅传感系统,并进行了单点准静态应变测量实验。在该实验中,我们分别进行了纯应力实验和参考光纤光栅温度补偿实验。实验结果表明使用参考光纤光栅温度补偿法进行单点准静态应变测量可以有效地消除温度变化的影响,提高测量精度。
本论文使用的参考光纤光栅的方法,可以普遍适用于基于可调谐Fabry-Perot滤波器的光纤光栅波长解调系统。对于业已存在的测量系统,只需要对系统硬件进行微调,并重新设计系统程序,就可以使其在不提高系统成本的情况下提高了测量精度。