董小满[1]2004年在《透射式微分干涉法测量光纤折射率分布的理论与方法研究》文中进行了进一步梳理光纤在通讯、传感、陀螺导航等领域有着广泛的应用,而光纤的折射率决定了光纤的损耗、传导特性等重要参数,因此光纤的折射率分布测量对光纤的制造以及应用都有重要意义。本文对光纤折射率分布的观测进行理论与实验研究,提出采用透射式微分干涉相衬显微法的方案,利用现有的微分干涉系统,成功进行了光纤的折射率分布测量,开创了光线折射率分布测量的新领域。本文详细介绍了微分干涉系统应用于透射式系统进行定量测量的原理,阐明了棱镜主要参数对测量结果的影响,棱镜与系统的相互关系以及应用时需注意的问题等,并且以此为依据制定了简便准确的调整过程。同时探索用一副图进行定量测量的可行性。为了将微分干涉系统应用于光纤折射率分布测量领域,本文提出了光纤分层的数学模型,并以此为基础,推导出了由微分干涉系统的测量结果还原出光纤折射率分布的计算方法。本文还对该方法的应用范围、误差和精度都进行了详细的理论和模拟分析,最终得出了应用该模型应该使分层数大于25,而且通常能够达到10-3以上还原精度的结论。应用该系统进行了多种分布规律的光纤的折射率分布测量,并且和商业仪器的测量结果进行了对比,另外,还进行了系统精度、误差和稳定性的相关实验和分析。对比实验以及相关实验的结果证明了分层模型以及还原算法的正确性和可靠性。实验结果表明,所研制的透射式微分干涉相衬显微系统可用于光纤的折射率分布测量,系统得到的光纤折射率分布精度在10-3以上,且具有抗干扰、便于监测、不用破坏光纤的特点,具有宽广的应用前景。
董小满, 柳忠尧, 陈永良, 郑颖君, 殷纯永[2]2004年在《测量光纤折射率分布还原算法的研究》文中指出用透射式微分干涉法测量光纤内部折射率分布,其原理是利用旋转检偏器对测量光束进行调制,从相位分布和光程分布中计算出折射率分布。其中,从光程分布中解算出折射率分布的算法是关键。讨论了该算法的数学模型,推导了测量公式,并对算法的稳定性和误差进行了分析。利用自行研制的系统对渐变折射率分布光纤进行实测,与在NR 9200光纤测量仪上的结果进行了比较,对主要误差源进行了分析和计算机模拟。实测和模拟计算结果表明,该算法原理正确,系统稳定,测量精度优于10-3,完全可以用来测量光纤折射率分布。
李智忠[3]2006年在《双折射光纤光栅传感特性的理论和实验研究》文中研究说明本论文以光纤水听器拖曳阵水深测量为课题背景,在国家自然科学基金项目的支持下,对双折射光纤光栅的传感特性进行了系统深入的理论和实验研究。论文研究了熊猫和边孔光纤的内部双折射分布,分析了几何结构对光纤双折射的影响规律,并采用波长扫描技术对光纤双折射进行了实验测量,测量结果与理论计算相吻合;采用耦合模理论分析了双折射光纤光栅中的偏振模式耦合现象,确定了双折射光纤光栅的谱线特征;提出了一种基于偏振检测的双折射光纤光栅谱线检测方案，解决了普通波长扫描方案不能对双折射光纤光栅进行有效谱线测量的问题;建立了双折射光纤光栅的温度和压力传感模型,分析了几何结构对传感特性的影响,并通过实验得到了验证;研究了轴对称封装和边孔封装技术对单模、熊猫和边孔光纤光栅温度和压力传感特性的影响,实验测量结果证实了边孔封装技术的高压力增敏特性;最后给出了在光纤光栅加速度计、光纤光栅水听器和水深测量等方面所取得的初步实验应用结果。本论文的主要研究结果和创新在于:1、对边孔光纤的双折射特性进行了系统研究,提出圆芯型边孔光纤以应力双折射为主,两边孔连线方向为其快轴方向,其双折射大小与边孔张角和边孔椭圆度成指数关系。2、设计和制作了边孔光纤及边孔光纤光栅,并对其双折射、温度特性、压力特性和纵向荷载特性进行了实验测量。实验测得未封装的边孔光纤光栅双峰间距的温度灵敏系数仅有-0.05pm/℃,约为普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/200,并实现了0～3.5MPa范围内温度不敏感的压力测量。3、采用圆形边孔封装结构对单模、熊猫和边孔光纤光栅进行了封装实验研究,实现了高倍数的压力增敏效果,单模光纤光栅压力增敏约1750倍,熊猫光纤光栅单峰压力增敏约1702倍,边孔光纤光栅单峰压力增敏约2688倍,目前尚无基于该种封装结构对熊猫和边孔型双折射光纤光栅进行压力增敏的实验报道。4、采用边孔封装结构设计了一种新型结构的光纤光栅水听器，实验测得其在500Hz频率处的灵敏度为-153dB(0dB=1pm/uPa),最小可测声压为61dB(0dB=1uPa/Hz~(1/2))。5、搭建了双折射光纤光栅两路波分复用的水深测量系统,实现了优于O.5m的水深测量精度,已基本满足光纤水听器阵列水深测量的精度要求。
参考文献：
[1]. 透射式微分干涉法测量光纤折射率分布的理论与方法研究[D]. 董小满. 清华大学. 2004
[2]. 测量光纤折射率分布还原算法的研究[J]. 董小满, 柳忠尧, 陈永良, 郑颖君, 殷纯永. 光学技术. 2004
[3]. 双折射光纤光栅传感特性的理论和实验研究[D]. 李智忠. 国防科学技术大学. 2006