《光纖光柵自致啁啾效應及其成柵機理研究》是依託南京航空航天大學，由蘆吉雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光纖光柵自致啁啾效應及其成柵機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘆吉雲
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
飛行器結構件大量的使用複合材料使結構趨向與一體化、輕量化、複雜化、合理化，進而符合空氣動力學的要求。而先進複合材料的結構，對用於損傷監測的空間解析度僅為厘米級的單一波長編碼的光纖光柵感測器，其損傷應變信號的解耦任務將難於勝任完成。提出利用形狀記憶合金變形的柔順性和任意性的特點，通過形狀記憶效應以輔助光纖光柵成型，使之形成反射光譜波長與感測器的空間位置一一對應，空間解析度相對於傳統的感測器具有顯著提升的光纖光柵自致啁啾光柵感測器。本申請將發明這種新型感測器並從細觀角度揭示光纖光柵彎曲變形過程中光波的耦合機制和啁啾效應產生的機理；同時，提出利用壓縮感知重構算法，通過構建光譜稀疏字典重構高精度啁啾化光柵的光譜以求為解決現有光譜監測普遍存在的掃描頻率與圖像解析度難以兼顧的問題。本申請對於啁啾光柵感測機理研究具有重要的理論與套用價值，為進一步拓展光纖光柵感測器在飛行器複合材料結構中的套用打下基礎。
結題摘要
針對先進複合材料的結構高精度損傷監測需求，提出利用形狀記憶合金變形的柔順性和任意性的特點，設計和實現了光柵自致啁啾光柵。從細觀角度揭示光纖光柵彎曲變x形過程中光波的耦合機制和啁啾效應產生的機理，獲得了柵區的折射率與光柵有效周期的分布規律，分析了拉伸和壓縮對啁啾光柵的影響。建立了大曲率曲桿模型，利用光彈理論，結合耦合模理論推導感測器的折射率、柵格周期與應變之間的關係，研究了啁啾光柵光譜的中心波長、頻寬以及光強與拉伸位移之間的關係。設計和製作了三種形式的非線性啁啾光柵，分別是基於形狀記憶合金的兩端固定壓桿調諧下的寬頻啁啾光纖光柵、基於正弦形Al的啁啾光纖光柵以及S型形狀記憶合金驅動的FBG啁啾光柵。重點研究了SMA輔助驅動光纖光柵柔順彎曲變形過程，利用了SMA的形狀記憶效應實現了啁啾光柵與均勻光柵之間的相互轉化。同時，提出利用壓縮感知重構算法，通過構建光譜稀疏字典完成了低採樣率條件下的高解析度啁啾光柵光譜重構。本項目對於啁啾光柵感測機理研究具有重要的理論與套用價值，為進一步拓展光纖光柵感測器在飛行器複合材料結構中的套用打下基礎。
