光纤光栅报告.doc

光纤光栅报告
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光栅是一种具有周期性结构的光学器件 (周期数目N,间距L)。他的主要功能是将同一光源发出的光束分成N路。这N路光将经过不同的光程最后相遇，产生干涉。比较两束光发生干涉，N路光的干涉将使干涉极大更加锐利，也就是集中在一个更加窄的波长范围内。其强大也更大。N 和 L将决定干涉极大的位置与强度。
光纤光栅（FBG）传感器很明显，如果有效折射率和光栅周期间距得到改变，反射的光波中心波长将出现偏移，从而可以观察到Δλ。而事实上，如果一个应力施加到光纤轴向，或者温度发生改变(热光效应与热膨胀)，有效折射率和光栅周期间距都会发生变化，从而光纤光栅可以作为探测物理量变化的工具，实现传感。
光纤光栅一个很重要的特点就是可以利用波分复用技术将多个光纤光栅集成到单根光纤中，目前的技术可以实现30个节点在同一光纤如果只用C波段进行传输。Δλ的测量是光纤光栅传感器中最具挑战性的课题。因为光纤光栅只会把一个相当窄波长范围的光进行反射(布拉格波长附近)，自然的，对应的强度会相当微弱，检测起来也很困难。特别的，光纤光栅传感器通常是集成到一个网络中进行测量，同一根光纤中会有多个布拉格波长不同的光栅，造成不同频率的反射波(通过波分复用技术同时传播)。这就要求相应的解复用和高速响应的解调设备。目前使用的技术有很多种，比如高分辨率光谱仪，应用光栅阵列波导光栅，应用波长扫描光纤激光器等等。但是都各有其缺陷。很多情况下，一些技术可以实现实时高精度测量，但是成本和系统复杂度将高很多。需要强调的是FP滤波器同样也大量运用在FBG传感器的解调模块中。
三、光纤光栅传感器种类
光纤光栅传感器主要包括光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器、压力传感器等。
1 光纤光栅应变传感器
　　此种传感器是在工程领域中应用最广泛，技术最成熟的光纤传感器。应变直接影响光纤光栅的波长漂移，在工作环境较好或是待测结构要求精小传感器的情况下，人们将裸光纤光栅作为应变传感器直接粘贴在待测结构的表面或者是埋设在结构的内部。由于光纤光栅比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易破坏，因而需要对其进行封装后才能使用。目前常用的封装方式主要有基片式、管式和基于管式的两端夹持式。
2 光纤光栅温度传感器
温度是国际单位制给出的基本物理量之一，是工农业生产和科学实验中需要经常测量和控制的主要参数，同时也是与人们日常生活密切相关的一个重要物理量。目前，比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。光纤温度传感与传统的传感器相比有很多优点，如灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于遥测等。基于光纤光栅技术的温度传感器，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测;而且多个光纤光栅组成的温度传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。 　　
温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素，人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。同光纤光栅应变传感器一样，光纤光栅温度传感器也需要进行封装，封装技术的主要作用是保护和增敏，人们希望光纤光栅能够具有较强的机械强度和较长的寿命，与此同时，还希望能在光纤传感中通过适当的封装技术提高光纤光栅对温度的响应灵敏度。