研究背景与动机：

光纤光栅传感器具有诸多优点，如抗电磁干扰能力强、电绝缘性能好等，在多个领域有广泛应用。

然而，光纤光栅传感器对温度和应变存在交叉敏感问题，限制了其在实际应用中的使用。

现有解决方案多存在成本高、光谱扫描时间长或光栅制作复杂等问题。

研究目的：

提出一种基于少模长周期光栅的新型传感方案，以解决温度与应变的交叉敏感问题。

该方案利用少模光纤能传输基模和少量高阶模的特性，通过调整光栅周期实现纤芯模与包层模的有效耦合。

系统构成与原理：

系统由两个周期不同的长周期光栅（FMF-LPG1和FMF-LPG2）、两个3dB耦合器、一个宽带光源和一个光谱仪组成。

宽带光源发出的光信号通过耦合器分为两路，分别经过两个光栅，纤芯模与包层模在其中发生耦合。

两路光信号再通过第二个耦合器合并，传输至光谱仪进行检测和分析。

利用矩阵法分析各模式间的耦合特性，实现对温度和应变的同时测量。

特性分析：

通过仿真分析，研究了不同温度和应变条件下，少模光纤光栅中纤芯模与包层模的耦合特性。

结果表明，随着温度的升高，各模式的谐振波长向较长波长方向漂移（红移），温度灵敏度分别为0.51286nm/°C和0.76143nm/°C。

随着应力的增加，各模式的谐振波长向短波长方向漂移（蓝移），应变灵敏度分别为-0.13857nm/με和-0.08229nm/με。

同一周期光栅中的纤芯模与前两次包层模的耦合灵敏度接近，因此采用双光栅并联方案以提高测量准确性。

优势与应用：

该传感方案结构简单、灵敏度高、成本低廉，能够有效解决光纤光栅传感过程中的交叉敏感问题。

相较于使用两个中心波长的布拉格光栅系统，该方案节省了一个带宽光源，并解决了光谱扫描时间长的问题。

在建筑、航天、工业等领域具有广泛的应用前景。

结论：

本文提出的基于少模光纤长周期光栅的新型传感系统，通过双光栅并联和矩阵法分析，实现了对温度和应变的同时测量。

仿真结果验证了该方案的可行性和有效性，为光纤光栅传感器在实际应用中的推广提供了有力支持。

 文件还包含了对光纤光栅传感器交叉敏感问题现有解决方案的回顾、仿真模型的建立与参数设置、以及详细的实验数据与分析等内容，全面展示了该新型传感系统的研究过程与成果。