基于偏光干涉的保偏少模光纤的拍长测量及其传感研究

摘要

保偏少模光纤作为一种新型光纤，同时拥有保偏与少模双重特性，在光通信和光传感等相关领域都有很好的应用前景。保偏少模光纤可以实现无需多输入多输出恢复技术的空分复用系统。保偏少模光纤还可以利用多个模式实现多参数传感测量。研究测量保偏少模光纤的特性具有十分重要的意义。本论文研究了保偏少模光纤的理论，并首次进行了基于偏光干涉法的熊猫型-保偏少模光纤的拍长测量及其温度和应变的多参数传感测量。本论文的工作主要有： 1.进行了保偏少模光纤的基础理论研究，研究了其相关的光纤模式特性，包括模式场的求解，线偏振（LP）模的模场分布，光纤的衰减、色散和耦合特性，光纤模式的激发与转换，光纤的保偏特性等。 2.分析了拍长的原理和测量方法，设计了基于偏光干涉效应的保偏少模光纤的拍长测量系统，推导了保偏少模光纤的拍长测量公式，分析了该系统测量过程中的模式干扰的原因，仿真分析了保偏单模光纤和保偏少模光纤的拍长测量误差。 3.搭建了保偏少模光纤的拍长测量系统，有效地测出了熊猫型-保偏少模光纤各个模式下的拍长。实验验证了傅里叶变换法和滤波法都可以有效地消除干扰的影响，从而降低对系统器件和光路调试的要求。 4.设计了基于偏光干涉法的保偏少模光纤多参数传感系统，分析了温度和应变的传感理论。分别测出了熊猫型-保偏少模光纤的 LP01模，LP11a模和LP11b模对温度和应变的传感系数。利用这些传感系数，实验验证了熊猫型-保偏少模光纤的温度与应变的同时传感测量。

目录

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2少模光纤测量与传感技术

1.3保偏光纤测量与传感技术

1.4本论文的意义及工作

第2章保偏少模光纤的相关理论

2.1光纤的模式理论

2.2光纤的衰减与色散

2.3光纤的耦合

2.4光纤的模式激发与转换

2.5光纤的保偏特性

2.6本章小结

第3章 拍长的测量原理及方法

3.1光纤的拍长特性

3.2保偏少模光纤拍长测量原理

3.3保偏少模光纤拍长测量的模式干扰

3.4保偏单模光纤和少模光纤的测量

3.5本章小结

第4章保偏少模光纤拍长测量分析与结果

4.1系统搭建与参数确定

4.2仿真分析与数据处理

4.3实验结果与数据处理

4.4本章小结

第5章保偏少模光纤传感原理与测量结果

5.1多参数光纤传感研究

5.2保偏少模光纤传感原理

5.3温度与应变分别传感测量

5.4温度与应变同时传感测量

5.5本章小结

第6章工作总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢