本文關(guān)鍵詞：基于飛秒激光加工的微孔單模光纖液體折射率傳感器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)有的拉錐光纖傳感器因制作簡(jiǎn)單、實(shí)用性高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛研究。但是為了提高拉錐光纖傳感器的靈敏度,通常需要把光纖拉制的又細(xì)又長(zhǎng),常見(jiàn)的拉錐光纖傳感裝置光纖的錐區(qū)長(zhǎng)度達(dá)到幾厘米,等腰區(qū)直徑達(dá)到納米量級(jí),因此在測(cè)量和應(yīng)用過(guò)程中傳感裝置不易保存,并且不利于微小環(huán)境測(cè)量。而由于現(xiàn)有的微孔傳感裝置主要通過(guò)改變孔內(nèi)折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感,所以對(duì)于廣泛應(yīng)用有一定局限性。因此,本文提出一種飛秒激光器加工的微孔拉錐光纖傳感裝置,該傳感裝置錐區(qū)長(zhǎng)度較短,錐區(qū)直徑較大,傳感頭利于保存,并可用于微小環(huán)境的測(cè)量。本文提出微孔拉錐光纖液體折射率傳感器,該傳感器是基于拉錐光纖中的光功率受到外界環(huán)境影響的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外界液體折射率的測(cè)量。拉錐光纖的錐區(qū)長(zhǎng)度不超過(guò)800μm,錐區(qū)直徑大于30μm,采用飛秒激光直寫(xiě)技術(shù)在拉錐光纖纖芯位置制作微孔,封孔以后孔內(nèi)為空氣。單模光纖通過(guò)拉錐作用減小了纖芯直徑而導(dǎo)致纖芯中的部分光功率轉(zhuǎn)移到了包層中,光纖包層中的光波功率隨拉錐處外界液體折射率的變化而變化,因而,通過(guò)探測(cè)拉錐光纖的光功率就能實(shí)現(xiàn)對(duì)液體折射率的測(cè)量。纖芯處的微孔充當(dāng)一負(fù)透鏡,具有發(fā)散光的作用,使纖芯中沿軸向傳輸?shù)墓獠üβ矢嗟倪M(jìn)入到包層,外界液體折射率發(fā)生變化時(shí)由于微孔的作用導(dǎo)致包層中更多光波的功率發(fā)生變化,因而不用將拉錐光纖拉制很細(xì)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)液體折射率的高靈敏探測(cè)。本文討論了拉錐光纖傳感裝置傳感頭的不同參數(shù)對(duì)液體折射率測(cè)量結(jié)果的影響。利用光線傳輸原理實(shí)際分析了孔在不同位置、不同拉錐直徑時(shí)對(duì)于傳感靈敏度的影響。定量分析了孔的存在對(duì)于芯包分界面入射角的影響,制作模擬曲線,模擬曲線表明:隨著拉錐光纖直徑的減小,傳感裝置測(cè)量外界液體折射率的靈敏度會(huì)增加;孔的位置距離等腰區(qū)越近,傳感裝置的靈敏度也會(huì)增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所提出理論相符合。本文中詳細(xì)說(shuō)明了拉錐傳感頭的制作過(guò)程,并分列出加工過(guò)程光學(xué)器件與傳感頭參數(shù)的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)配置甘油與水的混合溶液得到折射率范圍為1.333-1.445之間的液體,折射率間隔為0.014,將傳感探頭依次置于上述溶液中,每次測(cè)量之前用乙醇清洗傳感頭。實(shí)驗(yàn)采用波長(zhǎng)為1550nm的近紅外激光通入傳感裝置,記錄傳感頭周圍液體折射率改變時(shí),輸出端傳輸損耗的改變。通過(guò)origin軟件給出光傳輸損耗與折射率變化的關(guān)系,得到光纖傳感器的靈敏度在1.417-1.445范圍內(nèi)最高可達(dá)到214.29d B/RIU。
【關(guān)鍵詞】：拉錐光纖 微孔 液體折射率 飛秒激光
【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】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TN249
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 光纖傳感器概述11-13
• 1.1.1 光纖傳感器的原理11
• 1.1.2 光纖傳感器的分類11-12
• 1.1.3 光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)12-13
• 1.2 折射率傳感器的研究13-16
• 1.2.1 折射率測(cè)量技術(shù)的幾種方法13-14
• 1.2.2 用光纖傳感器測(cè)量液體折射率的方法14-16
• 1.3 本論文的主要研究工作16-18
• 第2章 玻璃光纖的特性研究18-24
• 2.1 光纖的分類18-20
• 2.1.1 按光纖的制作材料分類18
• 2.1.2 按照折射率分布分類18-19
• 2.1.3 按光波在光纖中的傳輸模式分類19-20
• 2.2 單模玻璃光纖的主要特性20-22
• 2.2.1 一些與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的參數(shù)20-22
• 2.3 光纖中的光線傳輸22-24
• 2.3.1 階躍光纖中的光線分析22-23
• 2.3.2 光線傳輸理論23-24
• 第3章 拉錐光纖與微孔光纖的特性研究24-31
• 3.1 拉錐光纖傳感裝置的特性研究24-27
• 3.1.1 拉錐光纖的傳感機(jī)理24-26
• 3.1.2 拉錐光纖傳感器的研究現(xiàn)狀26-27
• 3.2 微孔光纖傳感裝置的特性研究27-30
• 3.2.1 單孔光纖液體折射率傳感裝置的傳感機(jī)理27-28
• 3.2.2 多孔傳感裝置的傳感機(jī)理28-29
• 3.2.3 微孔光纖傳感器的研究現(xiàn)狀29-30
• 3.3 新型傳感裝置的提出30-31
• 第4章 微孔拉錐光纖液體折射率傳感器的傳感機(jī)理31-40
• 4.1 微孔拉錐光纖傳感器測(cè)量折射率的原理31-34
• 4.2 影響傳感裝置靈敏度的因素34-35
• 4.2.1 孔的位置對(duì)于傳感裝置靈敏度的影響34-35
• 4.2.2 等腰區(qū)半徑對(duì)于傳感裝置靈敏度的影響35
• 4.3 非平行光線光傳輸過(guò)程的討論35-38
• 4.4 光線在等腰區(qū)包層中的傳播情況38-40
• 第5章 微孔拉錐光纖液體折射率傳感器的實(shí)驗(yàn)過(guò)程40-51
• 5.1 錐形單模光纖的制作方法40-42
• 5.2 微孔拉錐單模光纖的制作方法42-46
• 5.2.1 飛秒激光對(duì)透明介質(zhì)材料的加工機(jī)理42-43
• 5.2.2 微孔拉錐單模光纖的制作43-45
• 5.2.3 封閉微孔的方法45-46
• 5.3 錐區(qū)微孔玻璃光纖液體折射率傳感器的傳感系統(tǒng)46-48
• 5.3.1 傳感裝置的主要結(jié)構(gòu)46-47
• 5.3.2 傳感裝置中的折射率測(cè)量環(huán)境47
• 5.3.3 拉錐光纖液體折射率傳感裝置實(shí)驗(yàn)47-48
• 5.4 錐區(qū)微孔光纖液體折射率傳感裝置實(shí)驗(yàn)48-51
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)48-50
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論50-51
• 論文總結(jié)與展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果57-58
• 致謝58

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 宋德慧;;浸液法測(cè)量單透鏡的折射率[J];應(yīng)用光學(xué);1983年04期

2 張漢壯,國(guó)秀珍,姜云,金光旭;相干場(chǎng)作用下介質(zhì)的探測(cè)譜及折射率譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)量[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2000年04期

3 閻冰,陳萬(wàn)湘;C_(60)對(duì)有機(jī)聚合物折射率的影響[J];河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

4 解延雷;張濤;朱民;辛督強(qiáng);;一種二元溶液折射率的計(jì)算方法[J];光學(xué)技術(shù);2006年S1期

5 俞世鋼;;液體折射率測(cè)定方法分析[J];光學(xué)儀器;2007年04期

6 尉繼征;黃宇彬;景遐斌;;傅里葉變換表面等離子體共振頻率對(duì)金膜表面溶液折射率響應(yīng)[J];應(yīng)用化學(xué);2012年02期

7 繆慶元;崔俊;胡蕾蕾;何健;何平安;黃德修;;載流子導(dǎo)引的折射率變化偏振相關(guān)性研究[J];物理學(xué)報(bào);2012年20期

8 馬文英;羅吉;許誠(chéng)昕;凌味未;汪為民;;金屬納米結(jié)構(gòu)對(duì)光譜響應(yīng)及折射率靈敏度的影響[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年12期

9 張樹(shù)業(yè) ,康維國(guó) ,常麗華 ,文明珠 ,段國(guó)正 ,李玉環(huán);多用雙變折射儀及其在礦物折射率測(cè)定中的應(yīng)用[J];長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào);1981年01期

10 宋德慧;;紅外折射率的測(cè)定與經(jīng)驗(yàn)公式的討論[J];應(yīng)用光學(xué);1984年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃耀熊;;折射率微球傳感器及其在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用[A];第八屆全國(guó)光生物學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2013年

2 王雨雷;呂志偉;何偉明;;強(qiáng)激光在非線性介質(zhì)中的自聚焦特性[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會(huì)論文集[C];2005年

3 譚嬋源;黃耀熊;;溶液折射率與其溫度和濃度的關(guān)系研究[A];廣東省生物物理學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

4 岳良躍;查悅明;黃耀熊;;可測(cè)定生物微區(qū)及單個(gè)微球折射率簡(jiǎn)便測(cè)定[A];中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)“第十一屆全國(guó)激光生物學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議”暨《激光生物學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊廿周年慶祝會(huì)、第十屆粵港生物物理研討會(huì)暨2012年廣東生物物理學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議資料[C];2012年

5 李波;辜姣;;運(yùn)用SPR檢測(cè)技術(shù)測(cè)量溶液濃度[A];湖北省物理學(xué)會(huì)、武漢物理學(xué)會(huì)2004’學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

6 周瑜;賈光明;張貴忠;向望華;劉國(guó)標(biāo);劉春江;;用高精度法布里-珀羅干涉儀測(cè)量液體的折射率[A];第十七屆全國(guó)激光學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 趙慧潔;王魁;;分界面厚度方法在氣動(dòng)光學(xué)波前失真仿真中的研究[A];2006年全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議文集（A 光電系統(tǒng)總體技術(shù)專題）[C];2006年

8 胡守信;汪秉宏;;高速公路海市蜃樓現(xiàn)象的數(shù)值模擬[A];第十六次全國(guó)原子、原子核物理研討會(huì)暨全國(guó)近代物理研究會(huì)第九屆年會(huì)論文集[C];2006年

9 胡守信;汪秉宏;;高速公路前方海市蜃樓現(xiàn)象的數(shù)值模擬[A];全國(guó)復(fù)雜系統(tǒng)研究論壇論文集（二）[C];2005年

10 王小真;董小鵬;李偉文;;靈敏度增強(qiáng)的光纖Bragg光柵折射率傳感特性分析[A];全國(guó)第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李強(qiáng);液體折射率及液相擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量方法研究[D];云南大學(xué);2013年

2 鄧詩(shī)濤;變折射率介質(zhì)中的光傳輸及像質(zhì)評(píng)價(jià)[D];浙江大學(xué);2008年

3 丁金妃;光纖光柵折射率傳感技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2006年

4 王若暉;新型光纖氣體折射率傳感器研究[D];西北大學(xué);2014年

5 粟鵬義;非均勻波的反射與透射研究[D];上海交通大學(xué);2009年

6 王槿;基于導(dǎo)數(shù)全內(nèi)反射法的組織復(fù)折射率測(cè)量及應(yīng)用研究[D];南開(kāi)大學(xué);2013年

7 景寧;宏彎曲塑料光纖折射率傳感特性研究[D];吉林大學(xué);2015年

8 汪揚(yáng)春;光纖折射率傳感和信號(hào)解調(diào)技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

9 包鳴;納米薄膜界面的表面等離子體共振效應(yīng)的研究[D];華東師范大學(xué);2012年

10 汪相如;大模場(chǎng)反折射率增益導(dǎo)引光纖激光器件的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙娜;光纖溫度、折射率傳感器研究[D];西安石油大學(xué);2015年

2 侯佳朋;光纖光柵折射率傳感技術(shù)研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 趙馨藝;不同鹽離子對(duì)水折射率影響研究[D];河南師范大學(xué);2015年

4 賀小鳳;短脈沖激光對(duì)光學(xué)玻璃折射率的影響研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

5 韓梅梅;基于回音壁模式的薄壁微管折射率傳感器的特性研究[D];天津大學(xué);2014年

6 袁劍英;長(zhǎng)距離光纖折射率傳感技術(shù)研究[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

7 任琦睿;STMS型光纖液體折射率傳感器的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

8 吳明宇;基于飛秒激光加工的微孔單模光纖液體折射率傳感器研究[D];吉林大學(xué);2016年

9 張晨亮;空心光纖中的多模干涉及在折射率傳感中的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2009年

10 高偉強(qiáng);基于線陣CCD的液體折射率實(shí)時(shí)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于飛秒激光加工的微孔單模光纖液體折射率傳感器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：344541