本文選題：光纖傳感器 + 法布里-珀羅光纖干涉儀　； 參考：《深圳大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：光纖傳感器具有低傳輸損耗、造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、高靈敏度和準(zhǔn)確度、多參量傳感、不受電磁干擾等一系列獨(dú)有的特性,成為傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前,應(yīng)用較為廣泛的光纖傳感器包括法布里-珀羅光纖干涉儀、馬赫-曾德光纖干涉儀和長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器等。本論文就對(duì)這兩種光纖干涉儀以及長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器進(jìn)行了研究,主要分析了基于毛細(xì)管和標(biāo)準(zhǔn)通信單模光纖的雙腔法布里-珀羅干涉儀的壓力和溫度響應(yīng),研究了基于懸芯微結(jié)構(gòu)光纖的馬赫-曾德干涉儀以及長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度和應(yīng)變等傳感特性。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1、概述了光纖傳感器的特點(diǎn)、應(yīng)用以及分類(lèi),還詳細(xì)介紹了各類(lèi)光纖干涉儀和光纖光柵的工作原理,并列舉了近些年來(lái)光纖傳感器的研究進(jìn)展。2、介紹了一種基于毛細(xì)管和標(biāo)準(zhǔn)通信單模光纖的雙腔法布里-珀羅干涉全光纖壓力傳感器。將一段微米量級(jí)的毛細(xì)管與單模光纖進(jìn)行電弧放電熔接得到雙腔法布里-珀羅干涉儀,并用飛秒激光加工技術(shù)在毛細(xì)管側(cè)壁打一個(gè)微通道以接通腔內(nèi)與外界的空氣。精確控制兩個(gè)法布里-珀羅干涉腔的長(zhǎng)度使得它們的自由光譜范圍非常接近,最終形成光學(xué)游標(biāo)(Vernier)效應(yīng),從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖傳感器的靈敏度進(jìn)行放大。理論研究了Vernier效應(yīng)的放大原理,并實(shí)驗(yàn)研究了基于雙腔法布里-珀羅干涉儀的壓力和溫度傳感特性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別討論了具有不同放大倍數(shù)的兩個(gè)樣品的傳感特性。實(shí)驗(yàn)得到這兩個(gè)樣品的壓力靈敏度分別為-92.76 nm/MPa和-51.38 nm/MPa,與單個(gè)法布里-珀羅干涉空氣腔相比,它們的壓力靈敏度分別放大了23.19和12.85倍。3、實(shí)驗(yàn)制作了一種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單緊湊的馬赫-曾德干涉全光纖高溫傳感器。利用光纖切割和熔接技術(shù)將一小段懸芯微結(jié)構(gòu)光纖與單模光纖進(jìn)行錯(cuò)位熔接得到馬赫-曾德光纖干涉儀,并利用Comsol Multiphysics軟件和有限元法分析懸芯微結(jié)構(gòu)光纖的模式特性,理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相互干涉的兩個(gè)模式是LP01纖芯模和like-LP01包層模。同時(shí),實(shí)驗(yàn)研究了該懸芯微結(jié)構(gòu)光纖馬赫-曾德干涉儀的溫度和應(yīng)變特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明懸芯微結(jié)構(gòu)光纖的長(zhǎng)度即干涉儀腔長(zhǎng)對(duì)溫度靈敏度的影響很小,最后使用115μm的樣品進(jìn)行高達(dá)1000?C的高溫實(shí)驗(yàn),在20~200?C的溫度范圍內(nèi),該光纖傳感器的溫度靈敏度為25.82pm/?C,而在200~1000?C范圍內(nèi)的溫度靈敏度則為53.87 pm/?C。此外,實(shí)驗(yàn)測(cè)得其應(yīng)變響應(yīng)很弱,相應(yīng)的應(yīng)變-溫度交叉靈敏度約為3×10-3?C/με。4、利用800 nm近紅外飛秒激光在懸芯微結(jié)構(gòu)光纖上刻寫(xiě)長(zhǎng)周期光纖光柵。刻寫(xiě)得到懸芯微結(jié)構(gòu)光纖的長(zhǎng)周期光纖光柵周期和周期數(shù)分別為160μm和42,該光柵的共振波長(zhǎng)為1489.75 nm,條紋對(duì)比度達(dá)到12.54 dB,共振峰的3 dB帶寬約為6.42 nm,另外,刻寫(xiě)光柵時(shí)引入的插入損耗約為1.5 dB。最后,研究了基于該懸芯微結(jié)構(gòu)光纖的長(zhǎng)周期光纖光柵的應(yīng)變、溫度和折射率等傳感特性,實(shí)驗(yàn)得到其應(yīng)變靈敏度為-1.65 pm/με,而其對(duì)溫度和環(huán)境折射率的響應(yīng)較不敏感。
[Abstract]:In this paper , the characteristics , applications and classification of optical fiber sensors are studied . The characteristics , applications and classification of optical fiber sensors are studied . The strain , temperature and refractive index of the long - period fiber grating based on the suspended microstructure fiber were studied . The strain sensitivity was - 1.65 pm / 渭蔚 , and its response to temperature and environmental refractive index was less sensitive .
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1998608