本文關(guān)鍵詞：基于多模干涉效應(yīng)的SMS型光纖結(jié)構(gòu)傳感技術(shù)研究

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【摘要】：由于光纖傳感器其本身重量輕、體積小、插入損耗小、抗電磁干擾、耐腐蝕、高靈敏度等諸多非常適合實(shí)際應(yīng)用需求的優(yōu)良特性,使得其在例如國防軍事、商業(yè)應(yīng)用等諸多重大領(lǐng)域起到了非凡的功用�；诙嗄８缮嫘�(yīng)和自成像原理是光纖傳感器常用的一種傳感機(jī)制�；趩文！嗄！獑文�(Single-mode-multimodeSingle-mode:SMS)光纖結(jié)構(gòu)的傳感器由于其結(jié)構(gòu)簡單、靈活而日漸成為科研工作者的研究的熱點(diǎn)。本文主要基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的傳感理論,設(shè)計(jì)出SMS型折射率傳感器和應(yīng)力傳感器。本文主要內(nèi)容包括:(1)首先介紹了光纖傳感器的基本傳感原理和分類以及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用成果,其次簡要概述了多模干涉型傳感器的研究現(xiàn)狀,介紹了基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的傳感器一些成果。(2)介紹了階躍多模光纖的模式理論、模式耦合理論和基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的傳感機(jī)理。(3)提出了一種基于單模-多模-單模(SMS)光纖結(jié)構(gòu)的折射率傳感方案。發(fā)現(xiàn)采用波谷檢測方法可以有效地提高傳感靈敏度。研究發(fā)現(xiàn)多模光纖中模式數(shù)量對(duì)傳輸結(jié)果影響較大。當(dāng)改變單模光纖和多模光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)而保持其歸一化頻率不變,從而保證多模光纖中模式數(shù)量不變時(shí),其總能獲得規(guī)則的傳輸曲線。增大光纖直徑可以有效提高傳感靈敏度。當(dāng)取多模光纖纖芯直徑為70μm時(shí),最高靈敏度達(dá)到3.725×105nm/RIU,檢測極限7×10-7RIU。(4)我們發(fā)現(xiàn)基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的輸出光譜偏移對(duì)多模光纖的長度變化較為敏感,因而當(dāng)多模光纖受到應(yīng)力作用而發(fā)生長度變化時(shí),輸出光譜也會(huì)發(fā)生變化�；趹�(yīng)力對(duì)光纖的作用原理,采用簡單的橫向拉伸的方法,實(shí)現(xiàn)橫向應(yīng)力傳感。模擬結(jié)果表明當(dāng)取多模光纖直徑為30μm且模式數(shù)量較少時(shí),其靈敏度的平均值為0.3942nm/g。比基于布拉格光柵結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)力傳感器的高4倍。
【關(guān)鍵詞】：多模干涉型傳感器 SMS光纖結(jié)構(gòu) 多模干涉 波谷檢測 靈敏度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 光纖傳感器概述8-10
• 1.2.1 光纖傳感器的基本原理8-9
• 1.2.2 光纖傳感器的發(fā)展概況及分類9-10
• 1.2.3 光纖傳感器的應(yīng)用10
• 1.3 基于多模干涉效應(yīng)的光纖傳感器的發(fā)展?fàn)顩r10-16
• 1.3.1 多模干涉型光纖傳感器的發(fā)展概況10-12
• 1.3.2 基于單模-多模-單模結(jié)構(gòu)的傳感器概況及成果簡介12-16
• 1.4 論文內(nèi)容介紹16-18
• 第二章 多模光纖及傳感理論18-27
• 2.1 階躍型多模光纖的基本理論18-20
• 2.1.1 階躍型多模光纖中的場分布18-20
• 2.2 多模光纖中的倏逝波20-22
• 2.3 基于多模干涉理論的SMS光纖結(jié)構(gòu)的傳感原理22-27
• 2.3.1 多模波導(dǎo)系統(tǒng)中的多模干涉效應(yīng)22-24
• 2.3.2 SMS光纖結(jié)構(gòu)的傳感原理24-27
• 第三章 基于多模干涉效應(yīng)的光纖折射率傳感技術(shù)研究27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 數(shù)值模擬27-38
• 3.3 結(jié)論38-40
• 第四章 基于多模干涉效應(yīng)的光纖應(yīng)力傳感技術(shù)研究40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的應(yīng)力理論研究40-47
• 4.2.1 基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的縱向應(yīng)力傳感的理論分析40-42
• 4.2.2 基于SMS光纖結(jié)構(gòu)的縱向應(yīng)力傳感的數(shù)值模擬42-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 總結(jié)48
• 5.2 展望48-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 致謝56-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文57

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