FBG-FP传感器腔长的傅里叶变换解调原理研究与仿真验证

摘要

20世纪末，光纤Bragg光栅F-P腔(Fiber Bragg Grating Fabry-Perot，FBG-FP)传感器被M.G.Shlyagin等人发现，光纤Bragg光栅F-P腔传感器以及其解调方法一直是人们研究的热点，本文首先简单介绍了光纤光栅F-P腔传感器的研究现状，讨论了此课题的研究意义;同时给出了光纤光栅的制作及其分类方法，并对光纤Bragg光栅的性质进行了简单的介绍;与此同时，分别采用耦合模理论以及传输矩阵理论对均匀光纤Bragg光栅的强度谱以及高、低反射率均匀光纤Bragg光栅的相位谱进行了分析;在此基础上，简单介绍了均匀光纤Bragg光栅在各个领域的应用;又对普通F-P腔以及光纤Bragg光栅F-P腔的性质之间的区别做了详细的分析;在详细了解了光纤Bragg光栅F-P腔传感器的研究现状以及现有的解调方法之后，针对其存在的不足，提出了一种基于实际高斯光源的傅里叶变换的相位解调方法并对其解调原理进行了详细的理论推导，在此基础上给出了具体的实现算法和仿真实验。仿真结果表明，此种解调方法的腔长解调精度在98.85％～99.995％范围之内，平均精度可达99.55％，其中解调腔长与实际腔长之间的相对误差率在0.005％～1.15％范围之内，平均相对误差可达0.4508％。由此可见，这种相位解调的方法测量精度较高，不仅克服了现有解调方法必须采用可调谐激光器的弊端，而且降低了成本，同时可以有效地解调光纤Bragg光栅F-P腔传感器的腔长信息。

目录

摘要

第1章：绪论

1．1 光纤Bragg光栅法布里-珀罗传感器研究现状

1．2 本课题研究的主要内容及意义

1．2．1 本课题的主要内容

1．2．2 本课题的研究意义

第2章 光纤光栅的制作及分类

2．1 光纤光栅的制作方法

2．2 光纤光栅的分类方法

第3章 光纤光栅理论

3．1 耦合模法分析光纤Bragg光栅强度谱

3．1．1 均匀光纤Bragg光栅强度谱分析

3．2 传输矩阵法分析光纤Bragg光栅强度谱

3．3 均匀光纤Bragg光栅相位谱分析

3．3．1 低反射率光纤Bragg光栅相位谱

3．3．2 高反射率光纤Bragg光栅相位谱

3．4 光纤Bragg光栅的应用

第4章 FBG-FP特性分析

4．1 法布里-珀罗腔基本原理

4．2 光纤Bragg光栅F-P腔的特性分析

4．2．1 光纤Bragg光栅F-P腔的结构

4．2．2 传输矩阵理论分析光纤Bragg光栅F-P腔

4．2．3 光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔等效腔长分析

4．2．4 光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔单峰谐振简介

4．3 普通F-P与FBG-FP区别与联系

第5章：光纤Bragg光栅F-P腔解调方法

5．1 光纤法布里-珀罗解调方法

5．1．1 光纤法布里-珀罗腔强度解调

5．1．2 光纤法布里-珀罗腔相位解调

5．2 光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔解调简介

5．2．1 强度解调法

5．2．2 相位解调法

5．3 FBG-FP传感器傅里叶变换解调原理研究与仿真验证

5．3．1 光纤Bragg光栅的相位谱分析

5．3．2 低反射率光纤Bragg光栅F-P腔反射谱分析

5．3．3 解调原理及算法实现

5．3．4 MATLAB仿真验证

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

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