本文關(guān)鍵詞：基于空芯光纖錐的馬赫—曾德爾干涉儀傳感器研究

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【摘要】：自光纖問世以來，光纖傳感和光纖通信技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生并迅猛發(fā)展起來，其中光纖傳感器相比于傳統(tǒng)電子傳感器具有尺寸小、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、耐腐蝕、本質(zhì)絕緣、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。近幾年，，作為光纖傳感器的重要組成部分，各種新奇結(jié)構(gòu)或創(chuàng)新機(jī)理的光纖馬赫-曾德爾（M-Z）干涉儀傳感器被研究出來以滿足人們的各種需求，比如具有結(jié)構(gòu)緊湊或傳感靈敏度高等特點(diǎn)的傳感器。 本論文用熔融拉錐技術(shù)制作了基于空芯光纖錐（HOFT）的M-Z干涉儀光纖傳感器，即通過先把一段空芯光纖（HOF）熔接到兩段普通石英光纖（SMF）中，然后在HOF中間熔融拉錐形成HOFT而制成的。在熔接和拉錐的過程中由于熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致在放電區(qū)域的HOF的空氣孔塌陷，HOF與SMF熔接的兩個(gè)塌陷區(qū)域主要起到模式耦合和再耦合的作用，HOF中間的塌陷區(qū)域則起到增強(qiáng)干涉的作用。這種SMF-HOFT-SMF結(jié)構(gòu)的M-Z干涉儀的HOF長度僅有2mm、錐腰直徑為66.5μm，因此器件結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械強(qiáng)度較大。 我們對(duì)器件的折射率（RI）傳感特性進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)器件的折射率靈敏度隨折射率的增加呈現(xiàn)指數(shù)增加的關(guān)系，對(duì)于波長在1440nm處的干涉峰，在折射率從1.4406到1.4458的范圍內(nèi)，最大靈敏度達(dá)到7041.21nm/RIunit (RIU)，所以該器件的折射率靈敏度較高。另外，我們對(duì)器件的應(yīng)力和溫度的傳感響應(yīng)特性也進(jìn)行了測(cè)試，在應(yīng)力0~1N范圍內(nèi)靈敏度為-6.26nm/N，在溫度30℃~100℃范圍內(nèi)靈敏度僅有9.8pm/℃，所以該器件的溫度交叉靈敏度較低。由于器件結(jié)構(gòu)緊湊、容易制備、制作成本低、折射率靈敏度高、溫度交叉靈敏度低等優(yōu)點(diǎn)，使其在生物、化學(xué)和物理傳感領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感器 光纖馬赫-曾德爾（M-Z）干涉儀 空芯光纖
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH744.3;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 課題研究背景和意義9-11
• 1.2 干涉型光纖傳感器的分類和特性11-14
• 1.2.1 光纖法布里-珀羅干涉儀11-12
• 1.2.2 光纖馬赫-曾德爾干涉儀12
• 1.2.3 光纖邁克爾遜干涉儀12-13
• 1.2.4 光纖薩格納克干涉儀13-14
• 1.3 馬赫-曾德爾干涉型光纖傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 基于激光加工制作的 M-Z 干涉儀14-15
• 1.3.2 基于光纖拉錐、錯(cuò)位熔接制作的 M-Z 干涉儀15-18
• 1.3.3 基于三明治結(jié)構(gòu)的 M-Z 干涉儀18-20
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 基于空芯光纖錐的馬赫-曾德爾干涉儀的制備22-30
• 2.1 空芯光纖的簡介22-23
• 2.2 基于空芯光纖錐的 M-Z 干涉儀的制備步驟23-27
• 2.3 基于空芯光纖錐的 M-Z 干涉儀傳輸特性的理論分析27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于空芯光纖錐的馬赫-曾德爾干涉儀的折射率傳感特性30-35
• 3.1 折射率傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)工具的準(zhǔn)備30-31
• 3.2 折射率傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的操作步驟31-32
• 3.3 折射率傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理及分析32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于空芯光纖錐的馬赫-曾德爾干涉儀的應(yīng)力傳感特性35-39
• 4.1 應(yīng)力傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的操作步驟35
• 4.2 應(yīng)力傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理和分析35-38
• 4.3 本章小結(jié)38-39
• 第五章 基于空芯光纖錐的馬赫-曾德爾干涉儀的溫度傳感特性39-42
• 5.1 溫度傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的操作步驟39
• 5.2 溫度傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理和分析39-41
• 5.3 本章小結(jié)41-42
• 第六章 論文總結(jié)42-44
• 參考文獻(xiàn)44-48
• 作者簡介及科研成果48-50
• 致謝50

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 史杰;基于干涉原理和光纖布拉格光柵的復(fù)合參數(shù)光纖傳感器[D];上海交通大學(xué);2013年

2 顧波波;新型結(jié)構(gòu)光纖傳感器及其應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2012年

本文編號(hào)：706358