本文選題：保偏光纖　切入點：模間干涉　出處：《燕山大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著光纖傳感器的大量使用,光纖折射率傳感器在工程領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。保偏光纖作為一種特種光纖,憑借雙折射效應(yīng)高、保偏性能好、低衰減等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用在光纖陀螺、光纖溫度、應(yīng)力、彎曲等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。近年來,保偏光纖在光纖傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸得到科研人員的重視,基于保偏光纖的微結(jié)構(gòu)光纖光柵、雙芯光子晶體光纖等傳感器都有廣泛的應(yīng)用。本文提出了一種基于保偏光纖模間干涉原理的折射率傳感器方案并開展了深入的理論與實驗研究工作,主要研究內(nèi)容有:首先,用有限元分析法分別從理論上對雙空氣孔保偏光子晶體光纖和橢圓芯保偏光纖的模傳輸特性和模間干涉原理進行了理論分析,明確了雙模產(chǎn)生條件、模間干涉模場分布等基本特性;其次,對拉錐型雙空氣孔光子晶體保偏光纖和腐蝕型橢圓芯保偏光纖的折射率傳感特性進行了仿真分析,建立了在不同液體折射率情況下模間干涉的響應(yīng)特性數(shù)學(xué)模型;然后,根據(jù)仿真結(jié)果建立了模間干涉實驗系統(tǒng),專門對腐蝕處理的橢圓芯保偏光纖的模間干涉特性進行研究,開展了靈敏度響應(yīng)的折射率傳感實驗研究;最后,通過實驗研究對傳感器的折射率響應(yīng)范圍、響應(yīng)靈敏度及線性度等傳感器關(guān)鍵問題進行了數(shù)據(jù)分析和整理,給出了詳細的研究結(jié)論。本課題提出的基于保偏光纖模間干涉原理折射率傳感方案能夠用更簡單的光強測量方式實現(xiàn)傳感信號的解調(diào),具有結(jié)構(gòu)簡單、解調(diào)成本低等優(yōu)點,對于推進光纖折射率傳感器的研究具有良好的理論意義和實際應(yīng)用價值。
[Abstract]:With the extensive use of optical fiber sensors, optical fiber refractive index sensors have been widely used in the field of engineering. As a special fiber, polarization maintaining fiber has the advantages of high birefringence, good polarization maintaining performance, low attenuation and so on. It has been widely used in fiber optic gyroscope, fiber temperature, stress, bending and other optical fiber communication systems such as DWDMN EDFA. In recent years, the application of polarization maintaining fiber in the field of optical fiber sensors has been paid more and more attention by researchers. Microstructured Fiber Bragg gratings based on Polarization-maintaining Fiber, Two core photonic crystal fiber sensors have been widely used. In this paper, a refractive index sensor based on the principle of polarization maintaining fiber intermodal interference is proposed, and the theoretical and experimental work is carried out. The main research contents are as follows: first of all, In this paper, the mode propagation characteristics and the intermodal interference principle of double air hole polarization maintaining photonic crystal fiber and elliptical core polarization maintaining fiber are theoretically analyzed by finite element analysis, and the conditions of double mode generation are determined. Secondly, the refractive index sensing characteristics of tapered double-air photonic crystal polarization-maintaining fiber and corrosion-type elliptical core polarization maintaining fiber are simulated and analyzed. A mathematical model of the response characteristics of intermodal interference under different refractive index of liquids is established, and then, according to the simulation results, an experimental system of intermodal interference is established to study the intermodal interference characteristics of elliptical core polarization-maintaining fiber treated by corrosion. Finally, the key problems of the sensor, such as the range of refractive index response, the sensitivity of the sensor and the linearity of the sensor, are analyzed and sorted out. In this paper, the refractive index sensing scheme based on the principle of interference between modes of polarization maintaining fiber can be used to demodulate the sensing signal by a simpler light intensity measurement method, which has the advantages of simple structure and low demodulation cost. It has good theoretical significance and practical application value for advancing the research of optical fiber refractive index sensor.
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253

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