本文關(guān)鍵詞：STMS型光纖液體折射率傳感器的研究

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【摘要】：折射率(RI)作為液體最重要的物理參量之一,反應了液體的本質(zhì)特征,并且與溫度、濃度、密度、熱力系數(shù)等參量緊密相關(guān)。所以,在物理、化工、生物、醫(yī)療、環(huán)境等領域的科研和生產(chǎn)實踐中,液體折射率變化的監(jiān)控至關(guān)重要。光纖傳感器因其抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、靈敏度高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、對被測介質(zhì)影響小等優(yōu)良特性,可用來做液體折射率監(jiān)控,近年來得到了廣泛的研究。光纖液體折射率傳感器利用液體折射率的變化來調(diào)制傳輸光參量(如強度、相位、波長等),通過對調(diào)制前后光譜的比較,解調(diào)出相應的折射率變化情況。近年來單模-多模-單模(SMS)光纖結(jié)構(gòu)的折射率傳感器得到大量研究。為了提高折射率靈敏度,科研工作者一般對SMS結(jié)構(gòu)中的多模光纖進行微加工,使倏逝波增強并充分接受折射率的調(diào)制。本文基于SMS型光纖結(jié)構(gòu)提出了單模-拉錐多模-單模(STMS)型光纖結(jié)構(gòu)的液體折射率傳感器,有效提高了折射率傳感靈敏度。研究工作由以下幾部分組成:1.通過對現(xiàn)有成果研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)研究者一般采用氫氟酸腐蝕、激光加工、火焰熔融拉錐的方法來加強MMF的倏逝場。但是氫氟酸腐蝕實驗操作復雜,危險性高;激光加工需要用到昂貴的2或飛秒激光器,成本過高不易于推廣�；鹧婕訜崛廴诶F的方法可以均勻減小MMF纖芯包層直徑,有效增強倏逝場效應,實驗簡單易操作,成本較低。故實驗選用火焰加熱熔融拉錐法。2.通過理論計算分析了多模干涉和光纖倏逝場效應。根據(jù)對MMF進行的大量的拉錐實驗,總結(jié)出了拉錐長度和光纖直徑的經(jīng)驗性關(guān)系,為后續(xù)實驗提供理論基礎和數(shù)據(jù)參考。3.實驗中選取了纖芯包層直徑為62.5/125μm的MMF作為原材料,大大降低了光纖成本。使用拉錐長度30mm,光纖直徑3.5532μm的拉錐多模光纖來制作單模-拉錐多模-單模(STMS)光纖結(jié)構(gòu)的折射率傳感器,此結(jié)構(gòu)具有較強倏逝場,對外界折射率反應靈敏。在室溫25℃條件下,將此結(jié)構(gòu)中的拉錐多模光纖伸直并置于騰空狀態(tài),用液滴包裹拉錐區(qū)域,實驗表明,此結(jié)構(gòu)折射率傳感器在折射率范圍1.3414-1.3586內(nèi)具有1009.9nm/RIU的靈敏度,可精密監(jiān)測液體折射率變化。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1237231