【摘 要】
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随着对光纤模式的研究深入,不仅可以为光纤通信开辟新信道,替大功率光纤激光器提供直接有效的光束质量反馈方式,而且模式解调作为一种新的光纤信号解调方式正在光纤相关领域掀起一股新的潮流。目前,对于包含多种模式的模场进行分析的模场分解技术发展丰富多样,将基于模场分解技术的模式解调方法引入光纤传感器信号解调中,能够进一步完善光纤传感的信号解调方法,并且该解调方法具有适用范围广、成本低等优点。迄今为止,强度解
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随着对光纤模式的研究深入,不仅可以为光纤通信开辟新信道,替大功率光纤激光器提供直接有效的光束质量反馈方式,而且模式解调作为一种新的光纤信号解调方式正在光纤相关领域掀起一股新的潮流。目前,对于包含多种模式的模场进行分析的模场分解技术发展丰富多样,将基于模场分解技术的模式解调方法引入光纤传感器信号解调中,能够进一步完善光纤传感的信号解调方法,并且该解调方法具有适用范围广、成本低等优点。迄今为止,强度解调和波长解调在光纤传感领域的研究与应用已经十分成熟,针对由空间光学器件或光路演变而来的光纤器件或结构,例如光纤光栅、光纤干涉仪、光纤表面等离子体共振等,直接进行与空间光学中一样的强度解调和波长解调分析,忽略了光纤本身所独有的模式特性在传感解调方面的研究。本文着重于模式解调的理论分析与具体实现,并完成了几种传感参量的传感实验,本课题完成的详细研究内容如下:（1）查阅总结了当前强度解调和波长解调的发展现状和适用范围,为完善光纤传感信号解调方法,将模式解调引入光纤传感器信号解调中,简要分析了模式解调的应用范围,最后对用于模式解调的模场分解技术进行了详细的阐述与分析后,选择了基于数字全息的模场分解方式。（2）对光纤模式和采集模场的数字全息技术进行了理论分析与仿真。根据弱波导条件对阶跃光纤矢量模式进行简化得到光纤线偏振模式理论,并分析了模场分解理论;研究全息理论选取像面数字全息对光纤模场进行采集;最后利用MATLAB仿真,实现了像面全息记录和再现线偏振模式混合模场,并成功完成了模场分解的模式解调任务。（3）设计并搭建具有不同的光源波长的全息模场采集平台,详细的描述和总结光学实验器材的选取和实验过程;优化了实验算法,改进了实验中存在的重要问题;完成了简单的成像、数字全息再现、模场分解等过程的测试。（4）对微位移、曲率、拉伸应变、温度光纤传感器的信号进行了模式解调理论和实验分析。采用光源波长为1550nm的实验系统和单双模光纤错位连接,在错位区域进行了微位移模式解调实验、在部分双模光纤上进行了曲率和拉伸应变模式解调实验;利用六模光纤中熔接有三段式错位无芯光纤,在无芯光纤外覆盖温敏材料,借助光源波长为632.8 nm的实验系统,进行了降温模式解调实验。
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