[發明專利]基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法

有效

• 申請號: 201310455613.X
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103528599A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 于雪蓮;沈濤;熊艷玲;胡超;楊倩茹;王偉佳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟一、計算非均勻應變場作用下的光柵折射率分布；

步驟二、建立非均勻外界應變場作用下光柵光譜識別的傳輸矩陣模型；

步驟三、根據步驟二得到的傳輸矩陣模型得出非均勻外界應變場作用下直角三角譜光纖布拉格的光譜變化。

2.根據權利要求1所述的基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，步驟一中所述的計算非均勻應變場作用下的光柵折射率分布由以下公式實現：

其中，n_ε(z)為非均勻應變場作用下的光柵折射率分布，n_eff為沒有紫外曝光前光纖纖芯的有效折射率，△n_dc(z)為非均勻應變場作用下光柵的直流折射率，△n_ac(z)為非均勻應變場作用下光柵的交流折射率，△n_ac,ε(z)為非均勻應變場作用下光柵的折射率交流分量的變化量；△n_dc,ε(z)為非均勻應變場作用下光柵的折射率直流分量的變化量；z為非均勻應變場作用前的光柵坐標位置，為非均勻應變場作用下的相位變化，為非均勻應變場作用前光柵的相位，Λ為非均勻應變場作用前光柵周期。

3.根據權利要求1所述的基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，步驟二中所述的建立非均勻外界應變場作用下光柵光譜識別的傳輸矩陣模型，它是由以下步驟實現的：

步驟二一、對沒有加入外界應變之前光柵的有效周期進行計算；

步驟二二、通過步驟二一得到的沒有加入外界應變之前光柵的有效周期和外界應變引起的光柵周期變化與外界應變的關系，計算出非均勻力場作用下的相位變化；

步驟二三、計算在非均勻外界應變場作用下，光纖中前向傳播光場包絡的耦合模和后向傳播光場包絡的耦合模；

步驟二四、計算出外界應變作用下，光傳輸到光柵位置z處的波數失諧量與外界應變之間的關系；

步驟二五、計算出微應變下光柵耦合系數與非均勻應變場作用下的交流折射率、非均勻應變場作用下的折射率交流分量的變化量和光柵的相位之間的關系；

步驟二六、計算出在外界應變作用下，在坐標位置z處與z+△l_ε(z)處的第d段光場的傳輸矩陣，△l_ε(z)為非均勻應變場作用下光柵第d段光場長度，即△l_ε(z)=△l(1+ε(z))，△l為沒有非均勻應變場作用時光柵第d段光場長度，△l=L/N，N為沒有外界應變作用之前光柵長度L平均分成的層數，ε(z)為外界應變；

步驟二七、通過步驟二六得到在外界應變作用下總的傳輸矩陣；

步驟二八、通過步驟二七得到的在外界應變作用下總的傳輸矩陣計算出微應變下光柵光譜的反射系數。

4.根據權利要求3所述的基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，步驟二一中所述的沒有加入外界應變之前光柵的有效周期的表達式為為沒有加入外界應變之前光柵的有效周期。

5.根據權利要求3所述的基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，步驟二二中所述的非均勻力場作用下的相位變化的表達式為為非均勻力場作用下的相位變化。

6.根據權利要求3所述的基于非均勻光纖布拉格光柵分布式傳感的光譜識別方法，其特征在于，步驟二三中所述的在非均勻外界應變場作用下，光纖中前向傳播光場包絡的耦合模的表達式為，光纖中后向傳播光場包絡的耦合模的表達式為為外界應變作用下，光傳輸到光柵位置z處的波數失諧量，q_ε(z)為外界應變作用下，光傳輸到光柵位置z處時的耦合系數，為外界應變作用下光柵第d段光場的耦合系數。