【摘 要】
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20世纪70年代开始,光纤通信技术迅速发展,光纤传感技术也并驾齐驱,其已被广泛应用于军事国防、航天航空、能源环保、生物传感等各个特定领域。干涉式光纤传感器由于灵敏度较高的优势,成为了光纤传感技术研究中的一大热门。传统干涉解调主要利用到的干涉参量包括强度、波长和相位,其在解调过程中容易受到光源功率抖动、参考臂相位漂变、光谱仪波长漂变等问题的影响。考虑到干涉光谱中未被利用到的条纹对比度,本论文提出了一
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20世纪70年代开始,光纤通信技术迅速发展,光纤传感技术也并驾齐驱,其已被广泛应用于军事国防、航天航空、能源环保、生物传感等各个特定领域。干涉式光纤传感器由于灵敏度较高的优势,成为了光纤传感技术研究中的一大热门。传统干涉解调主要利用到的干涉参量包括强度、波长和相位,其在解调过程中容易受到光源功率抖动、参考臂相位漂变、光谱仪波长漂变等问题的影响。考虑到干涉光谱中未被利用到的条纹对比度,本论文提出了一种基于条纹对比度测量的传感解调方法。由于条纹对比度是相对值,其测量不受到光源功率抖动的影响,且所设计的传感器对参考臂相位漂变和光谱仪波长漂变都不敏感。理论分析和实验验证均表明了其可行性及优势。论文的主要创新点和成果如下:（1）基于条纹对比度的测量提出了一种干涉传感解调方法,并给出了传感器的设计方案。该方法利用高双折射光纤（High birefringence fiber,HBF）的双折射效应在双光束干涉中产生偏振拍频效应,将待测物理量调制到条纹对比度上。该方法具有不受光源功率抖动影响、且对参考臂相位漂变和光谱仪波长漂变等因素不敏感的优势。（2）提出一种HBF与布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）级联的传感结构,通过FBG克服条纹对比度测量周期模糊问题,实现大动态测量范围。同时,传感器对应变和温度变化的理论分辨率能达到n?和104-℃量级。（3）基于所提出的传感方法设计了一种布拉格光栅-法布里珀罗（Fiber Bragg Grating-Fabry Perot,FBG-FP）传感结构。利用一组低反射率全同FBG搭建FBG-FP腔,并在腔内接入一段HBF,以在干涉中引入偏振拍频效应。该传感器具有高灵敏度和分辨率。
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