第32卷，第7期 2012年7月
主正方，主
学与光谱分析
光
谐
Spectroscopy and Spectral Analysis 静，隋青美，，蒋善超，贾
磊，要玉强
山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061
Vol.32,No.7,pp2003-2008
July,2012
摘要采用传输矩阵法系统研究轴向非均匀应变场下相移光光谱特性，对均匀应变、线性应变、二次应变以及三次应变分布下相移光栅反射谱进行仿真，分析应变分布函数各项系数对反射率、通透带宽、透射密口对应波长以及光谱形状的影响，并得出规律性结论，基于不同形状悬臂梁组建应变调谐实验装置，利用有限元法计算固定于不同形状甚臂架表面相移光栅栅区应变分布，结合数值计算结果进行相移光栅应变调诺实验，研究相移光棚摄区轴向在均匀应变场、线性应变场以及二次应变场下相移光栅的反射光谐，实验结果表明在不向应变场下相移光栅反射诺呈现规律性变化，与仿真结果很好吻合。
关键词
相移光纤光栅；非均匀应变场；传输矩阵；反射诺
中图分类号：TN253
引言
文献标识码：A
DOl: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)07-2003-06
对相移光栅待别是非均匀相移光栅在通信及传感领域广泛应用具有重要的指导意义，
相移光纤光相是在均匀光栅栅区特定点引入一定相移，破坏其折射率调制的连续性。与均匀光相比，相移光栅能够在反射谱的阻带中打开一个或多个带宽极窄的透射窗口，这种独特的光谱特性使其广泛应用于光纤通信及传感等领域S。国内外许多学者对相移量、相移位置等本征参数变化下相移光概的反射谱进行了理论与仿真分析，并对外部温度与均匀应变影响下相移光传感待性进行了仿真与实验研究(a)
然而在许多应用中需要非均匀相移光，如瞬相移光摄，或者均匀相移光在非均匀应变场调谐下产生不均匀周期变化来等效非均匀相移光栅的效果3，鲁韶华等对相移量、相移点位置对响收相移光幅反射谱的影响进行了仿真与实验分析；余华清等()分析了均勾应变和温度变化下明嗽相移光栅的传感特性。而对于非均匀应变场下相移光栅的反射谱特性国内外研究较少，
本文利用传输矩阵法，建立了轴向非均匀应变场中的相移光栅的传感模型，采用多项式函数模拟相移光橱的应变场，分析多项式所数各项系数对反射率、通透率、通透窗口对应波长、光谱形状等的影响，对不同应变场中的相移光桶反射谱特性进行仿真分析及实验验证，并得出规律性结论，
收搞日期：2011-12-28，修订日期：2012-03-10
1非均匀应变场中相移光栅传感原理
相移光栅的折射率分布如图1所示，栅区轴向某点的折射率突变引起相位变化，相当于两段均匀光栅的无缝级联，若光栅长度为L，相移点将光棚分成两段长度分别为L和 L的均匀光栅。
A
S
pbase shift
L
L
D)0020
7
Fig, 1Transfer matrix model of phase-shified fiber grating 采用传输矩阵法，将相移光栅在长度方向分成N段等长的均周期光栅，每段用一2×2传输矩阵表征该段的传输特性，每段均勾周期光栅的解合模方程都存在解析解，将各段矩阵相乘就得到整个光栅的传输矩阵。
设第i段均匀光栅的传输矩阵为F，且
基金项目：国家自热科学基金项目(61174018)和国家青年科学基金项目(41102183)资助
作者简介：王正方，1988年生，山东大学控制科学与工程学院博士研究生
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