非对称双芯长周期光纤光栅制备及弯曲特性研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltxiong
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长周期光纤光栅具有附加损耗小、后向反射小、体积小等优点,广泛应用于光纤通信和传感中。多芯光纤由于自身结构复杂,纤芯按一定规律分布,它既可以充当光传输的媒介,又可构造新型光纤器件。多芯长周期光纤光栅可综合长周期光纤光栅和多芯光纤的优点,在传感器方面解决交叉传感问题具有重要意义。传统的长周期光纤制备方法在制备多芯长周期光纤光栅存在一定的缺点,在制备过程需要精密的仪器调整,很难实现各个纤芯同时写入光纤光栅。电热式熔融拉锥的方法,通过微型石墨发热元件使光纤发生物理变形,可在光纤各个波导芯中同时写入长周期光纤光栅,本文主要利用此方法制备非对称双芯长周期光纤光栅并测量其弯曲特性。  首先,本文对电热式熔融拉锥方法中石墨加热器件周围的温场进行了仿真分析,建立了环形石墨加热器件的有限元模型,研究了加热器件圆腔内不同位置在相同电流下的温场分布,并仿真了在熔融拉锥下非对称双芯光纤的变形情况及纤芯变形情况。  其次,为解决多芯光纤各个纤芯注光和引导光的关键技术,搭建了光纤端面对准系统,设计了基于棱镜反射的成像原理的图像采集方法,并利用LabVIEW软件进行图像处理,实时反馈控制三维位移平台调整光纤位置,实现了多芯光纤纤芯与单模光纤纤芯对准。  然后,利用电热式熔融拉锥系统制备非对称双芯长周期光纤光栅,并通过搭建的长周期光纤光栅形貌采集系统,利用CMOS相机采集平移长周期光纤光栅的图像,然后进行图像处理,得到长周期光纤光栅的几何参数,如周期、锥腰等。  最后,通过构建的弯曲测试平台对非对称双芯长周期光纤光栅的各个纤芯进行了弯曲测试,实验表明:非对称双芯长周期光纤光栅中心纤芯在弯曲下的灵敏度为-5.47nm·m,而非对称双芯长周期光纤光栅的偏芯随着与螺旋测微器相对位置发生变化,灵敏度也发生变化,在0°,30°,90°方向灵敏度分别为-4.22nm·m、-9.84nm·m、-11.44nm·m。  综上所述,根据非对称双芯长周期光纤光栅具有的周界传感特性,可利用非对称双芯长周期光纤光栅实现弯曲幅度和方向的同时测量,为多芯长周期光纤光栅解决多参数测量交叉传感问题提供依据。
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