光纤光栅是二十世纪末国际光纤领域中出现的一种新的关键性光纤元件,在光纤传感和光纤通信领域展现出巨大的应用潜力。由于光纤的内在特性,光纤光栅已经被越来越多地用于土木工程中监测温度和应力的变化,或者是把光纤光栅掩埋或贴附在飞机、航天器、舰船等运载体或者是桥梁、大坝等建筑体的框架、承力件以及外蒙皮的复合材料中,制成智能结构、智能材料、智能皮肤,形成智能传感系统,或者是其他恶劣环境中,比如高温环境等。 本论文对光纤光栅传感器的温度传感理论和技术进行了系统的理论分析和实验研究,主要工作是对光纤布拉格光栅在大范围的温度范围内的温度特性进行实验研究;同时对光纤光栅的研究发展概况进行了较为详细综述,对光纤光栅在光纤通信和光纤传感领域的应用、光纤光栅传感的组网技术、光纤布拉格光栅的传感机理进行了分析和讨论。本论文对光纤布拉格光栅透射光谱和反射光谱进行了深入的实验研究,证明了光纤光栅的Bragg波长与温度之间在“光弹性”范围内具有很好的线性关系,其结果和理论值相吻合;另外,对光纤布拉格光栅的失效机理作了细致的实验研究,实验发现,光纤布拉格光栅在大范围的温度范围内其表现出来的行为犹如一支弹簧:当光栅区域的温度达到某一温度时,光栅内部的“原子弹簧”将会被破坏,即光纤布拉格光栅被擦除。因此,本论文首次提出了用原子弹性模型解释光纤布拉格光栅的失效机理。这项工作和光纤布拉格光栅在高温条件下的工程应用紧密相关,对今后研究、制作高性能光纤布拉格光栅具有一定的科学和实际的指导意义。