超结构光纤光栅是一种新型的光纤光栅,超结构光纤光栅因其特殊的滤波特性、严格的波长间隔以及结构紧凑、易于集成和低成本等特点,已引起了广泛的研究兴趣。 本文基于耦合模理论和传输矩阵法,分析了超结构光纤光栅的反射图谱,对超结构光纤光栅应变和温度传感特性进行了研究。文章从超结构光纤光栅的理论基础、反射光谱特性、超结构光纤光栅传感机理三方面展开研究。 首先,论文从超结构光纤光栅的理论基础入手,分别用傅氏变换的方法和耦合模理论对超结构光纤光栅进行分析,通过分析比较这两种方法,采用耦合模理论并运用传输矩阵法解方程组,得到了超结构光纤光栅的基本理论公式,接着分析了超结构光纤光栅的光谱特性,为下文在计算机中仿真分析打下基础。 其次,对均匀超结构光纤光栅、变迹超结构光纤光栅这两类超结构光纤光栅反射谱特性进行了分析。通过调整超结构光栅各参数诸如:光栅长度、折射率平均变化量、变迹函数等,从而可获得理想的反射谱特性。最终找到一种适合进行温度和应变传感实验的超结构光纤光栅。 最后,在分析光纤布拉格光栅温度和应变传感模型的基础上,用计算机来仿真超结构光纤光栅温度、应变传感实验,并分析了温度、应变对超结构光纤光栅的光谱特性的影响因素,接着给出了超结构光纤光栅反射率和波长与温度、应变变化的函数关系式,同时对实验系统和误差进行了分析,为超结构光纤光栅在传感器领域中的应用提供了一定的理论依据。