保偏光纤应力传感及保偏光纤萨格奈克干涉仪研究

摘要

保偏光纤在光纤通信传感领域有着广泛的运用，它既可以当做传输元件，也可以成为传感元件;作为传输元件，它表现出良好的偏振保持能力;作为传感元件，它广泛运用于分布式应力传感器、光纤陀螺仪、光纤电流互感器等光纤传感领域，研究它的传输、传感特性有着重要的意义;
　　本文研究了外应力作用下，保偏光纤的应力传感特性和保偏光纤萨格奈克干涉仪的稳定性;本文的研究成果和创新点总结如下
　　(1)从弹性力学出发，求解了侧应力作用下，光纤横截面的应力分布，并根据弹光效应得到其折射率分布，进一步得出应力与光纤双折射的数值关系;
　　(2)考虑保偏光纤固有双折射大，外应力的坐标系与固有双折射的坐标系不一致，通过求取折射率矩阵的对角矩阵，得到外应力与保偏光纤拍长、双折射轴向的数值关系;
　　(3)自制挤压机构，完成保偏光纤应力传感实验，可以测量应力大小和方向;
　　(4)将以上理论用于推导外应力干扰时，保偏光纤萨格奈克干涉仪的输出信号，分析了保偏光纤抗干扰性能，并通过实验验证.

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致谢

摘要

1．1 研究背景

1．2 研究进展

1．2．1 保偏光纤应力传感特性研究现状

1．2．2 萨格奈克干涉仪研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 保偏光纤应力特性

2．1 保偏光纤的串音与消光比

2．2 常规光纤的应力特性

2．2．1 弹性力学基础

2．2．2 常规光纤应力分布特性

2．2．3 常规光纤的应力双折射

2．3 保偏光纤应力特性

2．3．1 保偏光纤应力特性的理论分析

2．3．2 双折射大小(拍长)的计算

2．3．3 内外应力同时作用下偏振主轴的变化

2．3．4 受压保偏光纤的耦合强度与输出偏振态的演化

2．3．5 数值仿真

2．4 本章小结

第三章 基于保偏光纤的应力传感

3．1 传感系统

3．2 传感系统组成

3．3 传感实验

3．3．1 实验步骤

3．3．2 实验结果

3．4 实验结果分析

3．5 本章小结

第四章 保偏光纤萨格奈克干涉仪

4．1 光纤萨格奈克干涉仪原理

4．2 普通光纤模耦合与双折射对于萨格奈克干涉仪的影响

4．2．1 偏振模耦合时的传输矩阵

4．3 保偏光纤萨格奈克干涉仪抗应力干扰研究

4．3．1 保偏光纤萨格奈克干涉仪的特点

4．3．2 外应力干扰对保偏光纤萨格奈克环的影响

4．4 保偏光纤与普通光纤抗应力干扰性能比较

4．5 保偏光纤萨格奈克干涉仪实验

4．5．1 实验系统组成

4．5．2 实验步骤

4．6 实验小结

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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