基于白光干涉技术的光纤光栅质量评估研究
摘要
光纤光栅的折射率调制分布决定了其光谱强度和光谱相位特性，这些特性使得光纤
光栅在光纤通信和光纤传感领域受到了广泛的关注。光纤光栅在制作时产生的不确定因
素，会使得其折射率调制分布中存在一些缺陷，从而影响光纤光栅的性能。本文基于白
光干涉技术，测量光纤光栅的折射率调制分布，建立了光纤光栅的质量评估方法，并进
行了相关的应用研究。本文主要完成的研究工作如下：
首先，研究了光纤光栅的传输特性及其白光干涉信号。利用传输矩阵法，仿真分析
了不同光纤光栅的反射谱及其群时延特性，并讨论了不同光纤光栅参数对其反射谱和群
时延的影响。针对光栅光谱在谐振区和非谐振区两种情况下，分析了光纤光栅的白光干
涉信号。
其次，研究了基于白光干涉技术的光纤光栅的质量评估方法。当光栅光谱在谐振区
时，通过离散层剥离算法对光纤光栅的折射率调制分布缺陷进行评估。利用光学低相干
反射技术测量基于谐振区的光纤光栅白光干涉信号，通过离散层剥离算法重构得到光纤
光栅的折射率调制分布，并计算其离散系数，反推得到折射率调制强度的抖动幅度。当
光栅光谱在非谐振区时，提出硬件层剥离算法对光纤光栅的折射率调制分布缺陷进行评
估。利用光学低相干反射技术测量基于非谐振区的光纤光栅及其尾纤端面白光干涉信号，
通过尾纤端面的干涉强度对光纤光栅白光干涉信号进行归一化处理，并计算其平均干涉
强度，反推得到折射率调制强度的抖动幅度。
最后，对基于白光干涉技术的光纤光栅应用进行了研究。提出了一种测量光纤光栅
应变分布的方法，该方法的主要原理是对光纤光栅白光干涉信号中的缺陷干涉峰进行统
计分析，反推得到光纤光栅的应变分布。
关键词：光纤光栅；白光干涉；折射率调制分布；应变分布
基于白光干涉技术的光纤光栅质量评估研究
Abstract
Therefractiveindexmodulationdistributionoffibergratingsdeterminestheirspectral
intensityandphasecharacteristics,whichhaveattractedwidespreadattentioninthefieldsof
fiberopticcommunicationandfiberopticsensing.Thefibergratingsarefabricatedwith
uncertaintiesthatcausesomedefectsintheirrefractiveindexmodulationdistribution,which
affectsthecharacteristicsofthefibergratings.Inthisthesis,therefractiveindexmodulation
distributionoffibergratingsismeasuredbasedonwhitelightinterferencetechnology,the
qualityevaluationmethodoffibergratingsareestablished,andrelatedapplicationsarestudied.
Thisthesishasmainlycompletedthefollowingresearchwork:
Firstly,thetransmissioncharacteristicsandwhitelightinterferencesignaloffibergratings
arestudied.Thereflectionspectraandgroupdelaycharacteristicofdifferentfibergratingsare
simulatedandanalyzedbyusingthetransfermatrix