本文關(guān)鍵詞：二氧化碳激光制備光纖扭曲器件及傳感特性研究　出處：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：因?yàn)楣饫w所特有的抗電磁干擾、靈敏度高、體積小、易于集成、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn),光纖傳感器廣泛應(yīng)用于實(shí)際生活中。在橋梁、房屋等大型建筑中,扭曲量是工程應(yīng)用中常需要測(cè)量的參數(shù)量,同時(shí)為了安全監(jiān)測(cè),也在傳感領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文主要研究基于CO_2激光微加工方法制備的光學(xué)扭曲器件的傳感特性特性進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究,并取得一定的創(chuàng)新性成果。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、本文系統(tǒng)分析了CO_2激光寫制長(zhǎng)周期光纖光柵所引起的折射率調(diào)制機(jī)理,并在理論上分析了長(zhǎng)周期光纖光柵的耦合模式理論,光纖纖芯基模、包層模有效折射率與波長(zhǎng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)上通過自主搭建并改進(jìn)的一套高頻CO_2激光光路及軟件控制程序,在普通單模光纖上寫制不同光柵周期的長(zhǎng)周期光纖光柵,并在實(shí)驗(yàn)上分析了長(zhǎng)周期光纖光柵的耦合模式及相位匹配曲線的關(guān)系。同時(shí),對(duì)于不同模式、不同光柵周期的光柵樣品分別進(jìn)行扭曲測(cè)試,得到長(zhǎng)周期光纖光柵的扭曲特性并為后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比提供基礎(chǔ)。2、通過在原CO_2激光制備長(zhǎng)周期光纖光柵的光路中集成光纖電動(dòng)旋轉(zhuǎn)器,并配套旋轉(zhuǎn)控制程序,成功組建出CO_2激光旋轉(zhuǎn)加工系統(tǒng)以制備預(yù)扭曲長(zhǎng)周期光纖光柵(PT-LPFG)。較常規(guī)長(zhǎng)周期光纖光柵而言,每個(gè)光柵加工區(qū)域因CO_2激光曝光的同時(shí)旋轉(zhuǎn)器帶動(dòng)光纖扭轉(zhuǎn)以使預(yù)扭曲應(yīng)力凍結(jié)在光纖中并在每個(gè)激光加工區(qū)域形成類螺旋結(jié)構(gòu)。我們利用上述系統(tǒng)成功寫制了不同光柵周期、不同預(yù)扭曲率、不同旋性(預(yù)扭曲方向不同)的預(yù)扭曲長(zhǎng)周期光纖光柵(PT-LPFG),并在實(shí)驗(yàn)上分析了其光譜特性及相位匹配曲線。此外,在實(shí)驗(yàn)上通過對(duì)不同光柵周期、不同旋性的預(yù)扭曲長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行扭曲測(cè)試,并對(duì)其扭曲特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究,得到預(yù)扭曲長(zhǎng)周期光纖光柵中旋性、光柵周期對(duì)扭曲特性的影響。實(shí)驗(yàn)上我們證明預(yù)扭曲的引入在一定程度上增加了光纖光柵的扭曲靈敏度,達(dá)到約5-10倍的提高。同時(shí)我們對(duì)其進(jìn)行了溫度及偏振特性的研究,證明預(yù)扭曲引入并不影響其溫度特性,并可以有效減小偏正相關(guān)損耗。3、利用CO_2激光旋轉(zhuǎn)加工系統(tǒng),通過對(duì)光纖兩加工區(qū)域進(jìn)行預(yù)扭曲加工操作,制備出光纖預(yù)扭曲馬赫-曾德干涉儀(PT-MZI)。在理論上我們分析了預(yù)扭曲馬赫曾德干涉儀的干涉原理及波長(zhǎng)漂移理論,并在實(shí)驗(yàn)上分析了不同干涉長(zhǎng)度、不同預(yù)扭曲率的預(yù)扭曲馬赫-曾德干涉儀的光譜特性。此外,我們對(duì)比利用該系統(tǒng)制備的傳統(tǒng)馬赫-曾德干涉儀,詳細(xì)研究了預(yù)扭曲引入及不同預(yù)扭曲率對(duì)扭曲特性的影響。并在實(shí)驗(yàn)上證明預(yù)扭曲引入可以改變馬赫-曾德干涉儀在扭曲狀態(tài)下的方向特性,使之由扭曲方向不依賴性變成扭曲方向依賴性,且證明在一定預(yù)扭曲范圍內(nèi),隨著引入預(yù)扭曲率越大,相對(duì)應(yīng)的扭曲靈敏度越高。同時(shí),我們研究了其溫度響應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)預(yù)扭曲的引入并不影響干涉儀本身的溫度特性。
【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】：2017
【分類號(hào)】：TN253

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