实验一 光纤光栅综合实验

实验一光纤光栅综合实验一、实验目的光纤光栅温度传感特性曲线——光纤光栅中心波长随着温度的变化光纤光栅应力传感——光纤光栅中心波长随着伸长量的变化了解布拉格光纤光栅滤波器的工作原理掌握光纤光栅的应变特性、温度特性以及利用光纤光栅实现传感的基本方法二、实验器材光谱分析仪、控温仪、直流电压源、温度传感器、环形器、LED、宽带光源、光纤光栅三、实验原理光纤光栅传感（温度、内外应力）特性测量是利用实验系统测量出光纤光栅的中心波长和温度的对应关系以及光纤光栅的中心波长与应力的对应关系，通过这个对应关系可以通过测量的光纤光栅的中心波长反向计算温度或应力。应力传感特性测量原理框图：由耦合模理论可知，光纤布拉格光栅(FBG)波长=导膜有效折射率*光栅固有周期当上式满足时入射光将被光栅反射回去。光纤受到导膜有效折射率和光栅固有周期因素的影响，应力影响弹力效应和光栅固有周期；温度通过热光效应和热胀效应影响中心反射波长。当光纤光栅仅受应力作用时，光纤光栅的折射率和周期发生变化，引起中心反射波长移动，因此有：光栅产生应力时的折射率变化假设光纤光栅是绝对均匀的，也就是说，光栅的周期相对变化率和光栅段的物理长度的相对变化率是一致的。温度传感特性测量实验原理框图：当不受应力作用时，温度变化引起中心反射波长移动，则可表示为：四、实验过程与数据记录1、检查光路连接是否妥当、完备。2、开启自发辐射宽带光源，注意先开电源开关，再开激光（Laser）开关。3、开启光纤光谱仪。4、检查光谱仪的一些基本参数设置是否合适，包括波长范围，中心波长，光强参考值，采样点数等。5.按光谱仪Single键进行预扫描。6.观察扫描的光谱图，并根据扫描图预设扫描参数。7.记录光纤光栅的初始波长值，即光纤光栅在初始室温时的波长值。8.预设温度控制仪的温度值至30℃，待温控箱温度达到预设温度并稳定时，按按光谱仪Single键进行扫描，按光谱仪“Peak/DipSearch”键测出光谱Dip处波长，并记录。9.调光纤光栅实验温控仪的温控按钮，每次使温度升高10℃，一直到温度增加到70℃为止，记录温度值及对应的光纤光栅中心波长。温度（℃）3040506070波长（nm）1、检查光路连接是否妥当、完备。2、开启自发辐射宽带光源，注意先开电源开关，再开激光（Laser）开关。3、开启光纤光谱仪。4、检查光谱仪的一些基本参数设置是否合适，包括波长范围，中心波长，光强参考值，采样点数等。5.按光谱仪Single键进行预扫描。6.观察扫描的光谱图，并根据扫描图预设扫描参数。7.记录光纤光栅的初始波长值，即光纤光栅在初始室温时的波长值。8.通过改变应力单位重量，观察记录光谱仪中波长的数据。单位重量305080100130150波长（nm）实验总结本次实验主要学习光纤光栅的相关知识，实验中测试光纤光栅温度传感特性曲线和光纤光栅应力传感，了解布拉格光纤光栅滤波器的工作原理，主要了解到温度和应力对于光纤光栅的影响，采用控制变量法进行。并掌握了光纤光栅的应变特性、温度特性以及利用光纤光栅实现传感的基本方法，1，对与传感知识也再次进行了回顾，实验过程相对顺利，感谢老师的指导！