光纤光栅技术与应用讲义.pptVIP

光纤光栅技术与应用;内容;Part 1 光纤及光通信技术简介;通信波段划分及相应传输媒介;光纤及光通信技术简介;光通信的发展;光纤基本理论;光纤基本理论; 可见，光纤的数值孔径（NA）仅取决于纤芯的折射率的大小及包层相对折射率差，而于光纤的直径无关。 标准多模光纤的NA公称值一般为0.2，对应的孔径角约为11.5o。 标准单模光纤的NA公称值一般为0.1～0.15，对应的孔径角约为5.7o~8.6o。;光纤结构;光纤结构;机械手 Mechanical handle;光缆构成;国外光纤技术发展情况;光纤技术发展概况;1991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减达0.22dB/km 1997年，研制出G.655非零色散位移光纤 “六五”、“七五”、“八五”铺设“八纵八横”光纤线路总长约七万公里; 中国网通公司光纤通信网络;光纤通信系统方框图;时分复用技术; Lucent公司研制的单波长速率320Gb/s OTDM试验系统是目前单波长速率最高的系统。在发送端：20Gb/s电信号经光调制器输出光信号，再经由20GHz驱动的半导体电吸收光调制器、再生器使20Gb/s的光信号的脉冲宽度压缩变窄，之后采用延迟插入和极化正交的光时分复用OTDM MUX，产生出320Gb/s光信号。 ;波分复用技术; Nortel和Worldcom公司联合对1Tb/s WDM系统进行现场试验。从美国Dallas到Longview市。全长200公里，采用单纤双向传输。 ;波分复用技术;时分—波分复用技术; Lucent公司研制的3.28Tb/s试验系统是目前容量最大的试验系统。系统速率为40Gb/s, 共82个波长 光滤波器波长间隔为100GHz，系统工作于C 和 L 两个波段 分别容纳40和42个波长通道波分复用，后采用时分复用。 ;Part 2 光纤光栅;光纤光栅简介;光纤及光通信技术简介; 光纤光栅有如一道道的栅门，一个波长的光线经过这一排栅门，就会被分解成很多道波长比较短的光线，不能通过栅门的光线就会被打回头，由另一个仪器收集后交给接收者。其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤光器或反射镜。 ;光纤光栅简介; FBG有较小且均匀的周期，一般约为0.5～1μm，具有反射固定波长之特性。多用于温度、应力以及以此为基础而发展出的振动、流量、载荷疲劳、结构损伤、腐蚀等方面的分布式检测系统。;t; 啁啾通常是指一种频率变化的现象，如果Bragg光纤光栅的周期或折射率沿长度方向发生一定变化，则其Bragg频率沿长度方向也会发生一定变化，即发生了啁啾，这种光纤光栅就称为啁啾光纤光栅。啁啾可以是线性的也可以是非线性的，周期沿长度方向线性变化的光栅称为线性啁啾光栅。 ;啁啾光栅;啁啾光栅;长周期光栅;Part 3 光纤光栅应用;3S： Smart Skin Smart Material Smart Structure; 分布式光纤传感器测量是运用光纤的一维特性进行测量的技术，它可同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息。它可以在整个光纤上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量。在理论上，它可以把被测量作为光纤位置长度的函数，能得到任意大小的分辨率。;1、反射法：利用光纤在外部扰动作用下产生的Reyleigh 、Raman、Brillouin等效应进行测量的方法。 2、偏振光时域反射法(POTDR)：利用后向散射光的偏振态信息进行分布式测量的技术。 3、波长扫描法(WLS)：用白光照射保偏光栅，运用快速Fourier算法来确定模式耦合系数的分布。 4、干涉法：利用各种形式的干涉仪或干涉装置把被测参量对干涉光路中光波的相位调制进行解调，从而得到被测参量信息的方法。 ;准分布式光纤光栅传感结构;1、在光敏光纤同一位置重叠写入两个具有不同Bragg波长的光栅来区别温度和应变效应； 2、利用同一光纤Bragg光栅的一阶和二阶衍射效应来区别出温度和应变效应； 3、采用特殊封装、埋入方式的方法来消除温度－应力的交叉敏感问题。;光纤光栅温度去敏;FBG;准分布式光纤光栅的信号解调;多波长移动探测解调技术 1、利用光谱仪进行反射波长的扫描； 2、通过匹配光栅法检测光纤光栅的反射波长； 3、利用“可调谐法布里-珀罗腔”方法检测光纤光栅的反射波长； 4、利用线阵CCD来同时探测多个光纤光栅反射波长的移动。;光纤光栅的封装; 将光纤两端固定在夹具上，移动其中一个夹具使得光纤光栅受到预应变，此时利用溅镀技术，在光纤中含有布拉格光栅的部分镀上一层薄金属层，再利用电化学方式在薄金属层上镀一层金属（假设为铜），此层金属和待测