【摘 要】
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微波光子学是结合了微波射频领域与光学领域的交叉学科。随着微波光子学的发展,研究人员尝试着将微波光子学应用于传感领域,称之为微波光子传感,其基本原理是将传感信息通过光信号形式转换成微波信号,通过对微波信号的测量实现传感的目的。微波光子传感能够提高识别速度和精度,更稳定、更易控制,具有良好的可重复测量特性。本文首先介绍了微波光子滤波器的基础理论,通过倾斜光纤光栅的模式耦合理论,分析了倾斜光纤光栅的传输
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微波光子学是结合了微波射频领域与光学领域的交叉学科。随着微波光子学的发展,研究人员尝试着将微波光子学应用于传感领域,称之为微波光子传感,其基本原理是将传感信息通过光信号形式转换成微波信号,通过对微波信号的测量实现传感的目的。微波光子传感能够提高识别速度和精度,更稳定、更易控制,具有良好的可重复测量特性。本文首先介绍了微波光子滤波器的基础理论,通过倾斜光纤光栅的模式耦合理论,分析了倾斜光纤光栅的传输特性,提出了利用倾斜光纤光栅的包层模式可以对宽带光源进行谱分割的设想,利用倾斜光纤光栅作为谱分割单元构成了多光源微波光子滤波器,其品质因数较高。通过改变链路中总的光纤长度来改变链路中的总色散值,研究了总色散值对该结构微波光子滤波器频率响应曲线的影响,并通过该方法实现了微波光子滤波器的调谐。在此基础上,由于倾斜光纤光栅包层模式对外界环境变化比较敏感,在外界环境变化的影响下会产生偏移,进而使微波光子滤波器频率响应曲线的中心频率产生偏移,利用倾斜光纤光栅同时作为谱分割单元和传感单元,通过对频率响应曲线中心频率的测量就可以实现传感的目的。使用matlab软件对温度传感与轴向应变传感进行了理论仿真,仿真结果良好,证实了利用该系统进行微波光子传感的可能性。进一步的在30℃-90℃范围内完成了温度传感实验,所得传感结果表现良好,且灵敏度为1.2083 MHz/℃。通过螺旋测微仪控制悬臂梁自由端位移施加轴向应变,在自由端位移为0.4 mm-4.0 mm的范围内进行实验,记录了在旋紧与还原两种情况的实验数据,灵敏度分别为18.93k Hz/με和23.18 k Hz/με。实现了对温度以及轴向应变的传感。
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