傳感器作為通向現(xiàn)實世界的接口以及物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵的組成部分,在生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著時代的發(fā)展,人類社會對傳感器提出了越來越高的要求。為了提高傳感器的靈敏程度,研究人員對傳感部分進行了大量的探索與改進。近年來,光纖傳感器由于其獨特的優(yōu)勢,如抗干擾能力強、靈敏度高、成本低、體積小、便于鋪設等,應用于航天、工業(yè)、探測、醫(yī)療等社會的各個領域。對于少模光纖傳感器,由于其靈敏度高,且干涉模式較少,干涉形狀簡單,容易分辨和應用。因此,研究基于少模光纖的傳感器具有重要的意義。為了研究在不同模式干涉情況下構成的傳感器的靈敏程度與其構成模式的對應關系,從而為設計出靈敏度更高的傳感器提供新的思路,本文在對少模光纖的模式分析及模式干涉型傳感器中的馬赫-曾德爾傳感器的基本原理基礎之上,研究了不同模式構成的干涉型少模光纖傳感器的溫度、折射率和曲率的相關特性。本文的主要工作如下:首先,分析了少模光纖傳感器的國內外研究現(xiàn)狀,介紹了少模光纖的模式理論以及本文中所采用少模光纖的主要參數(shù)及折射率分布情況。其次,我們對模式干涉?zhèn)鞲衅鞯姆N類進行了介紹,闡述了采用少模光纖搭建的其中的馬赫-曾德爾傳感器的干涉原理,即本... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖結構示意圖

第2章模式干涉型傳感器原理9表2.2LPmn模式色散方程模式種類特征方程對應矢量模式LP0mHE1mLP1mTM0m、TE0m、HE2mLPmnEHm-1,n、HEm+1,n光纖中能傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量由其歸一化頻率V決定，模式數(shù)量隨V值增大而增多。定義…………………………(2.18)得……………………(2.19)λ為工作波長，n1和n2分別為纖芯和包層的折射率。每個模式都有屬于自己的截止頻率Vc。當光纖的歸一化頻率V大于某模式的截止頻率Vc,該模式便可以在該光纖中傳輸，反之則不能傳輸[37]。因此，V的大小決定了光纖中所能容納模式的數(shù)量以及種類，是光纖的重要參數(shù)。我們在排列模式的序數(shù)時，也往往根據(jù)此來定義。歸一化截止頻率及傳播常數(shù)關系如圖2.2所示圖2.2歸一化頻率與傳播常數(shù)關系圖0011()()()()JUKWUJUWKW=1100()()()()JUKWUJUWKW=1111()()()()mmJUKWUJUWKW=222222212V=U+W=ka(nn）22122=aVnn

吉林大學碩士學位論文12種，分別是階躍折射率光纖和漸變折射率光纖[40]圖2.4為階躍折射率光纖折射率分布圖，纖芯及包層折射率呈垂直分布狀且均勻分布，折射率在由纖芯到包層的部分產生突變。在光路進行傳輸時，光線在纖芯和包層的交界處不斷產生全反射，從而進行傳輸。各模式傳輸路徑如圖2.5所示，由于各模式的傳播路徑不同，到達輸出端時間也有所不同，因此可能會產生時延差，增大光纖的模間色散。這種光纖不適宜用于長距離傳輸，可用于短距離的通信。圖2.4階躍折射率光纖折射率分布圖圖2.5階躍折射率光纖中光線傳播情況如圖2.6所示為漸變折射率光纖折射率分布圖，纖芯折射率呈拋物線式漸變分布，逐漸遞減至包層。該種光纖可以有效自聚焦而不產生模式色散。漸變折射率光纖內部光線傳播路徑如圖2.7所示，沿著軸線傳播的光路速度最慢，與軸線呈一定角度的光路走的距離越長，傳播速度越快，以保證各光路同時到達輸出端。該種光纖有利于光路的長距離傳輸，但由于其工藝較為復雜，尚未得到廣泛使用。

【參考文獻】：
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本文編號：3561336