Luận Văn Nghiên cứu chế tạo cảm biến quang sợi sử dụng cách tử bragg

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. 3
NGHIÊN CỨU CÁCH TỬ BRAGG TRONG SỢI. 3
1.1. Tổng quan về cách tử Bragg trong sợi (FBG). 3
1.1.1. Giới thiệu. 3
1.1.2. Nguyên lý hoạt động. 4
1.2. Các phương pháp chế tạo FBG 6
1.2.1. Phương pháp chế tạo FBG sử dụng bộ chia chùm tia. 8
1.2.2. Phương pháp chế tạo FBG qua mặt nạ pha( Phase Mask). 9
1.2.3. Phương pháp chế tạo FBG bằng hệ giao thoa kế. 12
1.3. Ứng dụng của FBG 13
1.3.1. Các ưu điểm chính của FBG 13
1.3.2. Ứng dụng của FBG trong bộ tách ghép kênh OADM . 14
1.3.3. FBG dùng để bù tán sắc. 20
1.3.4. Ứng dụng trong cảm biến. 22
CHƯƠNG 2. CẢM BIẾN QUANG SỢI SỬ DỤNG CÁCH TỬ BRAGG 23
2.1. FBG làm cảm biến nhiệt độ. 23
2.2. FBG làm cảm biến sức căng. 24
2.3. Cảm biến gia tốc dựa trên FBG cho công trình kiến trúc xây dựng dân dụng. 24
2.3.1 .Giới thiệu. 24
2.3.2. Thiết kế của sensor gia tốc FBG 25
2.4. Sử dụng FBG trong cảm biến đo môi trường lỏng. 29
2.5. Cảm biến FBG đo địa chấn. 30
2.5.1. Cấu trúc cơ khí của các đầu cảm biến. 30
2.5.2. Tần số đáp ứng của cảm biến FBG gia tốc. 33
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 36
3.1. Khảo sát FBG sensor đo độ dịch chuyển. 36
3.2. Kết quả và nhận xét 39
KẾT LUẬN 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43












THUẬT NGỮ VIẾT TẮT


[TABLE]
[TR]
[TD]ADM
[/TD]
[TD]Add/Drop Multiplexing
[/TD]
[TD]Bộ tách ghép kênh
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]CFBG
[/TD]
[TD]Chirped Fiber Bragg Grating
[/TD]
[TD]Cách tử Bragg sợi quang chu kỳ biến đổi
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]DWDM
[/TD]
[TD]Dense Wavelength Division Multiplex
[/TD]
[TD]Ghép kênh mật độ cao phân chia theo bước sóng
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]EDFA
[/TD]
[TD]Erbium Doped Fiber Amplifier
[/TD]
[TD]Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]FBG
[/TD]
[TD]Fiber Bragg Grating
[/TD]
[TD]Cách tử Bragg sợi quang
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]LCFBG
[/TD]
[TD]Linear Chirped Fiber Bragg Grating
[/TD]
[TD]Cách tử Bragg sợi quang chu kỳ biến đổi tuyến tính
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]MUX
[/TD]
[TD]Multiplexing
[/TD]
[TD]Bộ ghép kênh
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]OADM
[/TD]
[TD]Optical Add/Drop Multiplexing
[/TD]
[TD]Bộ ghép tách kênh quang
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]OFA
[/TD]
[TD]Optical Fiber Amplifier
[/TD]
[TD]Bộ khuếch đại quang sợi
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]UFBG
[/TD]
[TD]Uniform Chirped Fiber Bragg Grating
[/TD]
[TD]Cách tử Bragg sợi quang chu kỳ đều
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]UV
[/TD]
[TD]Ultra Violet
[/TD]
[TD]Tia cực tím
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]WDM
[/TD]
[TD]Wavelength Division Multiplex
[/TD]
[TD]Ghép kênh phân chia theo bước sóng
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]



MỞ ĐẦU
Mô hình cách tử Bragg quang được đưa ra và chứng minh các tính chất của nó lần đầu tiên vào năm 1978 bởi Hilletal. Đến năm 1989, nó được mô tả một cách rõ ràng hơn bởi Meltzetal, cách tử Bragg quang được tạo ra bằng cách sử dụng phép chiếu giao thoa hai luồng tia cực tím UV-exposure. Với sự phát triển của mình, FBG có liên quan trực tiếp và chặt chẽ với sự phát triển của sợi quang, nó có khả năng sử dụng trong việc xây dựng các bộ lọc dùng để tách ghép kênh trong hệ thống truyền tải dữ liệu đa kênh. Nổi bật nhất trong những ứng dụng này là FBG được dùng cho hệ thống DWDM. FBG là cơ sở cho các thiết bị lựa chọn thụ động cho các bước sóng đơn, ghép bước sóng và chọn bước sóng băng hẹp. Nó làm việc tốt trong điều kiện các yếu tố về nhiệt độ và sức căng được đảm bảo bởi vì các điều kiện này có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của FBG.
Sự phát triển nhanh chóng của FBG về các ứng dụng trong mạng viễn thông quang và các hệ thống cảm biến đã thúc đẩy là nâng cao tốc độ đột phá trong nghiên cứu, những kết quả này đã làm cải thiện và phát triển chất lượng cũng như các tính năng của các thiết bị quang. Trong tương lai, các tính năng của các thiết bị này có thể vượt qua các giới hạn hiện tại bằng việc sử dụng kĩ thuật photonic.
Tính năng nhạy cảm với môi trường là một điểm không tốt của FBG, tuy nhiên hiện nay nó lại được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống cảm biến. Một trong các ứng dụng là cầu chì sillica, nó liên quan đến tính chất không bị ảnh hưởng bởi điện từ trường của FBG.
FBG đang trở nên rất phổ biến với tư cách là một thiết bị quang đơn giản, linh hoạt và có vô số các ứng dụng trong các thiết bị và hệ thống quang.
Nhờ khả năng cảm biến tốt đối với sự thay đổi của môi trường nên ta dựa vào FBG có thể xác định được các thông số vật lý cơ bản của môi trường như áp suất, nhiệt độ,sức căng
Hiện tại, các FBG có rất nhiều ứng dụng trong các hệ thống cảm biến như:



Cảm biến nhiệt độ .
Cảm biến sức căng .
Cảm biến áp suất.
Cảm biến gia tốc.
Cảm biến độ dịch chuyển
Nhờ các tính chất mà FBG có thể mang lại nên chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo cảm biến quang sợi sử dụng cách tử Bragg” làm nội dung nghiên cứu trong khóa luận của mình.
Mục đích của khóa luận: Nghiên cứu,chế tạo cảm biến quang sợi sử dụng cách tử FBG và khảo sát chúng khi thay đổi các điều kiện bên ngoài.Chúng tôi hy vọng rằng các kết quả thu được ban đầu có thể là cơ sở để chúng ta có thể hoàn thiện chúng và ứng dụng trong thực tế.
Nội dung khóa luận gồm có 3 chương: