本文提出并制備了一種帶微通道的線內(nèi)空氣腔光纖干涉儀,對其進行了關(guān)于氣壓和折射率的工作原理,傳感特性的研究,并進行實驗測量和分析。同時,對生物傳感應(yīng)用做了初步探究。主要工作內(nèi)容包括:1.提出并制備了一種帶微通道的線內(nèi)空氣腔光纖干涉儀。該干涉儀是將單模光纖通過飛秒激光加工系統(tǒng)的刻蝕,熔接機的熔接,加熱微拉錐,飛秒激光在空氣腔側(cè)邊刻蝕微通道等步驟,成功制備了具有單通道和雙通道的線內(nèi)空氣腔光纖干涉儀。2.對基于帶單微通道的干涉儀首先進行了應(yīng)力傳感實驗,實驗結(jié)果表明該干涉儀可以承受一定范圍的應(yīng)力,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定堅固的優(yōu)點。然后分別進行了溫度傳感和氣壓傳感實驗,分別得到溫度靈敏度為33.06 pm/℃,氣壓靈敏度為-12.97nm/MPa。通過對實驗結(jié)果分析可知,該干涉儀也受溫度的影響,這樣在氣壓傳感實驗中就很難區(qū)分出波長的漂移是否由氣壓的變化還是由溫度的變化產(chǎn)生的漂移,即溫度交叉敏感。精確的氣壓干涉儀在實際應(yīng)用時應(yīng)該考慮溫度補償,故在本實驗中,為了精確的測量氣壓,進一步探究,用溫度補償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)氣壓和溫度的同時獲得�；谠摳缮鎯x的傳感器具有對氣壓快速感應(yīng),結(jié)構(gòu)緊湊,氣壓靈敏度高的優(yōu)點。3.對該干涉儀進行了生物傳感的初步探究。在進行生物傳感實驗之前,考慮到探究對象為溶液,為了使溶液可以成功的灌入干涉儀中的空氣腔,干涉儀由原來的單個微通道增加至兩個微通道。首先進行了應(yīng)力實驗,用來檢測干涉儀的結(jié)構(gòu)堅固性。考慮到光在液體中傳輸可能會有很大的損耗,為了更好的進行生物傳感實驗,首先進行了折射率范圍與牛血清白蛋白溶液接近的NaCl溶液的液體折射率實驗,得到其液體折射率靈敏度高達(dá)-13378.00nm/RIU。進一步將其應(yīng)用于生物傳感,實現(xiàn)干涉儀對于牛血清白蛋白溶液濃度的測量,得到其濃度靈敏度為-58.5nm/(mg/ml),并驗證了其具有良好的穩(wěn)定性。綜上所述,帶微通道的線內(nèi)空氣腔光纖干涉儀具有結(jié)構(gòu)堅固,緊湊的優(yōu)點,基于其良好的氣壓靈敏度,液體折射率靈敏度,在光纖應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的前景。
【學(xué)位單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH744.3
【部分圖文】：

圖 1.1 基于無芯光纖的實心腔光纖干涉儀.2， 2014 年，Yaxun Zhang 等人將一小截多模光纖熔接作為反射單模光纖的另一端鍍金膜，增加反射率，光路剪頭所示，構(gòu)成了一個邁克爾遜干涉儀。其中多模光纖單模光纖中的包層模式，并通過理論和實驗分析論證，的傳感效應(yīng)[9]。圖 1.2 基于多模光纖的邁克爾遜干涉儀3，2015 年，Li Lijun 等人將一段長為 15 毫米的細(xì)芯光纖之間，然后將其分別與單模光纖熔接，兩段單模光纖構(gòu)成了一個馬赫-曾德光纖干涉儀。研究其溫度傳感特性數(shù)核心和包層模式，干涉條紋隨著環(huán)境溫度而發(fā)生漂移

交叉靈敏度的問題[8]。圖 1.1 基于無芯光纖的實心腔光纖干涉儀1.2， 2014 年，Yaxun Zhang 等人將一小截多模光纖熔接作為反射單模光纖的另一端鍍金膜，增加反射率，光路剪頭所示，構(gòu)成了一個邁克爾遜干涉儀。其中多模光纖單模光纖中的包層模式，并通過理論和實驗分析論證，的傳感效應(yīng)[9]。

2014 年，Yaxun Zhang 等人將一小截多模光纖熔接作為反射單模光纖的另一端鍍金膜，增加反射率，光路剪頭所示，構(gòu)成了一個邁克爾遜干涉儀。其中多模光纖單模光纖中的包層模式，并通過理論和實驗分析論證，的傳感效應(yīng)[9]。圖 1.2 基于多模光纖的邁克爾遜干涉儀3，2015 年，Li Lijun 等人將一段長為 15 毫米的細(xì)芯光纖之間，然后將其分別與單模光纖熔接，兩段單模光纖構(gòu)成了一個馬赫-曾德光纖干涉儀。研究其溫度傳感特性數(shù)核心和包層模式，干涉條紋隨著環(huán)境溫度而發(fā)生漂移達(dá) 157pm/℃[10]。
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本文編號：2838250