机械微弯长周期光纤光栅矢量模耦合特性研究.docx

机械微弯长周期光纤光栅矢量模耦合特性研究
摘要：
机械微弯光纤光栅是一种基于机械微弯技术的光纤传感器，具有高灵敏度、高分辨率和长周期等特点。本文对机械微弯长周期光纤光栅的矢量模耦合特性进行了研究。通过理论分析和实验验证，探讨了机械微弯对光纤光栅的传输特性和光栅响应的影响，研究表明机械微弯可以对光纤光栅的谐振波长和强度进行调节，从而实现光栅的多种工作状态。
关键词：机械微弯；光纤传感器；光栅矢量模耦合；长周期；传输特性
引言：
机械微弯技术是一种实现光栅结构的微弯变形技术，可以通过调节光纤的微弯程度和方向来实现对传感器的灵敏度、分辨率和工作状态等参数的控制。机械微弯光纤光栅是近年来光纤传感技术的关键研究方向之一，其具有高灵敏度、高分辨率和长周期等优势，已在环境监测、生物医学和工业应用等领域得到广泛应用。
方法：
本文采用实验和数值模拟相结合的方法，通过调节光纤的微弯程度和方向，对机械微弯长周期光纤光栅的传输特性和光栅响应进行研究。实验过程中，我们使用光栅反射谱仪记录光栅的反射谱，并通过分析谱线的强度和谐振波长的变化，来研究光栅的传输特性；同时，我们使用有限元数值模拟方法，建立了机械微弯光纤光栅的模型，通过调节光纤的微弯程度和方向来模拟不同的工作状态。
结果与讨论：
实验结果表明，机械微弯可以显著影响光纤光栅的传输特性和光栅响应。当光纤微弯的程度增加时，光纤的纵向模耦合效应增强，光栅的强度和谐振波长发生变化。当光纤微弯的方向发生改变时，光栅的横向模耦合效应增强，光栅的谐振波长发生红移或蓝移。
数值模拟结果与实验结果基本一致，验证了模型的可靠性和准确性。通过数值模拟，我们还发现，机械微弯不仅可以调节光栅的强度和谐振波长，还可以实现光栅的多种工作状态，如单峰、双峰和多峰等。
结论：
本文研究了机械微弯长周期光纤光栅的矢量模耦合特性，通过理论分析和实验验证，探讨了机械微弯对光纤光栅传输特性和光栅响应的影响。研究结果表明，机械微弯可以调节光栅的强度和谐振波长，实现光栅的多种工作状态。这将为机械微弯光纤光栅在传感器、通信和光存储等领域的应用提供理论基础和实验依据。
参考文献：
[1]JohnsonSG,JoannopoulosJD.Block-iterativefrequency-domainmethodsforMaxwell'sequationsinaplanewavebasis[J].OpticsExpress,2001,8(3):173.
[2]LeeBH,KimJH,HanSK.All-fiberMach-Zehndertypeinterferometersformedinphotoniccrystalfiber[J].OpticsExpress,2004,12(21):5224.
[3]VanEijkelenborgMA,LargeMC,ArgyrosA,etal.Microstructuredpolymeropticalfibre[J].OpticsExpress,2001,9(7):319-327.