【摘要】：光纖溫度傳感器具有體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、可遠(yuǎn)程傳感等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域�？赏ㄟ^在光纖折射率傳感器上添加溫度敏感介質(zhì)的方式來提高溫度的測(cè)量靈敏度,這種傳感器由于具有制作簡(jiǎn)單、成本低、性能較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),近年來被廣泛研究和報(bào)道。本文提出運(yùn)用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)作為溫度敏感介質(zhì),將之包裹新型光纖結(jié)構(gòu)——去芯側(cè)邊拋磨光纖(coreless side-polished fiber,CSPF)制成溫度傳感器。利用Rsoft仿真軟件的光束傳播法(BPM)對(duì)傳感器進(jìn)行了模擬仿真,分析了CSPF的平坦區(qū)長(zhǎng)度、過渡區(qū)長(zhǎng)度、剩余厚度以及參考波長(zhǎng)對(duì)溫度檢測(cè)靈敏度的影響。模擬結(jié)果說明CSPF的平坦區(qū)長(zhǎng)度和過渡區(qū)長(zhǎng)度對(duì)溫度靈敏度無顯著影響。同時(shí),模擬仿真得出CSPF的剩余厚度和參考波長(zhǎng)對(duì)傳感器溫度靈敏度有顯著影響,進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)也表明CSPF的剩余厚度越小、參考波長(zhǎng)越長(zhǎng)傳感器溫度靈敏度越高。最終結(jié)果表明,在30~85℃溫度范圍內(nèi),剩余厚度(RT)為43.26μm的PDMS包裹的CSPF的溫度靈敏度可達(dá)到-0.4409 nm/℃,線性相關(guān)度為0.9974。靈敏度相對(duì)偏差(RSD)為±0.068%,說明傳感器具有極好的重復(fù)性;標(biāo)準(zhǔn)偏差(RD)為0.141 nm,說明傳感器具有長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。由此可以得出結(jié)論,PDMS包裹的CSPF的溫度傳感器具有極好的綜合性能。
【圖文】：

測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)一步提出該傳感器可通過與其他材料結(jié)合光纖傳感器件，實(shí)現(xiàn)溫度等物理參量的測(cè)量。涉型光纖溫度傳感器傳感技術(shù)的發(fā)展，光纖溫度傳感器近年來成為研究熱點(diǎn)。相對(duì)于其器，如：布拉格光柵[32]、表面等離子共振[33]、微彎損耗[34]等，基于ode interference, MMI）的多模干涉型光纖溫度傳感器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單較高的溫度分辨率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)寬等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛研究。多模器的工作原理是多模干涉效應(yīng)和自鏡像效應(yīng)(Self-Imaging Effect)。光在多模波導(dǎo)中傳播時(shí)，入射場(chǎng)的分布會(huì)周期性地以一個(gè)或多個(gè)實(shí)Denis Donlagic 等人首次提出了 SMS 的結(jié)構(gòu)，通過將一段多模光纖該光纖結(jié)構(gòu)，提出了將 SMS 結(jié)構(gòu)運(yùn)用于傳感領(lǐng)域的理念，，并將其-多模-單模光纖微彎傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-1 所示。

暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文opagation Method, BPM)和自鏡像效應(yīng)來設(shè)計(jì)多模光纖的長(zhǎng)度，使得多模能量能耦合到導(dǎo)出-單模光纖中，對(duì)應(yīng)于透射光譜中干涉峰的位置，并中干涉峰的中心波長(zhǎng)變化來測(cè)量環(huán)境折射率的變化，這是 SMS 光纖結(jié)應(yīng)用的一次突破[37]。SMS 結(jié)構(gòu)的折射率傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示導(dǎo)的光場(chǎng)演化如圖 1-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253;TP212

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本文編號(hào)：2684395