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光纤光栅是二十世纪末国际光纤领域出现的一种关键光纤元件,是目前最有发展前途、最具有代表性的光纤无源器件之一。光纤光栅具有低耗传输、抗电磁干扰、轻质、化学稳定、电绝缘等优点,因此,光纤光栅在光纤通信、光纤传感和光信息处理等邻域均有着广阔的应用前景。
光纤光栅的应用在不断的扩展,了解其布拉格波长与反射率在高温环境下的特性对于光纤光栅在高温下的应用有很好的指导作用。本文致力于研究这种特性,为进一步研究光纤光栅在高温下的应用提供理论指导。从耦合模理论推导出光纤布拉格光栅的布拉格方程,介绍了光纤布拉格光栅的传感模型。实验分析了室温与高温环境下的光纤布拉格光栅的布拉格波长与温度的响应关系,给出了波长灵敏度系数与响应方程。
本文分析了光纤布拉格光栅的衰退原理,实验分别从温度与时间角度分析了光纤布拉格光栅在高温环境下的衰退情况。在连续的升温过程中,在相对较低的温度环境下(<200℃),光纤布拉格光栅反射率减小的速率不是很大,反射率变化不是很明显,但随着温度的继续升高(>200℃),光纤布拉格光栅反射率以极快的速度下降,且减小的速率越来越大。在给定的高温下,下降速度刚开始极快,然后变慢,但总不为零。