發(fā)布時(shí)間：2021-06-29 12:20

　　隨著光纖傳感器在當(dāng)今社會(huì)中的作用越來(lái)越重要,不斷提高光纖傳感器的性能已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。多芯光纖由于其具有特殊的結(jié)構(gòu),往往可以實(shí)現(xiàn)較好的傳感性能,而且還能滿(mǎn)足特殊的傳感需求。本博士論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金,對(duì)新型多芯光纖微結(jié)構(gòu)的制作和多芯光纖傳感器的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。論文的主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:1.采用全固態(tài)的雙芯光纖制作了一種新型T-型錐結(jié)構(gòu)的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x,該傳感器的制作過(guò)程簡(jiǎn)單,適合用于微型傳感應(yīng)用。利用商用熔接機(jī)在雙芯光纖和單模光纖之間制作了新型的T-型錐,由于雙芯光纖中存在光束的多路干涉,可以利用這種模式干涉實(shí)現(xiàn)傳感參量的測(cè)量。分別研究了傳感器不同峰值處的折射率、應(yīng)變和溫度響應(yīng)特性。對(duì)于折射率測(cè)量,在1.3388到1.3908的折射率變化范圍內(nèi),折射率每變化1%就有2.4 nm的最大波長(zhǎng)漂移。對(duì)于應(yīng)變測(cè)量,該傳感器最大的應(yīng)變靈敏度為4.61 pm/με。而且,該傳感器的溫度穩(wěn)定性較好,在30°C到80°C的溫度變化范圍內(nèi),溫度靈敏度為0.002 nm/°C,這將有利于實(shí)現(xiàn)折射率和應(yīng)變更精確的測(cè)量應(yīng)用。2.研制了一種基于雙芯光纖的微型光纖應(yīng)變傳感器,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)... 

【文章來(lái)源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模變化情況

?禿鮮?饔?1緒論23同的光纖傳感器結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其所需的經(jīng)濟(jì)成本往往是不同的，獲得的傳感特性也因此人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中選擇光纖傳感器時(shí)，需要對(duì)多種因素進(jìn)行衡例如在航空航天應(yīng)用中，如果需要利用光纖傳感器對(duì)航天器結(jié)構(gòu)表面的溫度那么就應(yīng)該選擇在高溫和低溫環(huán)境下都能穩(wěn)定工作的高靈敏度光在橋梁建筑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，如果需要對(duì)橋梁服役狀態(tài)下的應(yīng)變和裂縫進(jìn)行傳感監(jiān)測(cè)，那么就應(yīng)該選擇具有較強(qiáng)機(jī)械性能且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工。為了更直觀的說(shuō)明，我們對(duì)光纖傳感器大致的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其所實(shí)現(xiàn)的傳感應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)，如圖1.6所示。圖1.6常見(jiàn)的光纖傳感器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。ig.1.6Commonfiberopticsensorstructuresandapplications.研究人員研制了應(yīng)用在許多領(lǐng)域的光纖傳感器，其制作方式也呈現(xiàn)其中通過(guò)特殊加工工藝制作的微型光纖結(jié)構(gòu)，往往可以實(shí)現(xiàn)較好年，YingyuYu等研究人員利用飛秒激光器在單芯光纖的側(cè)面結(jié)構(gòu)中加工了一個(gè)微通道，并與熔錐結(jié)構(gòu)相串聯(lián)組成一個(gè)新型的光纖傳感器該傳感器表現(xiàn)出了較高的折射率靈敏度，且微通道結(jié)構(gòu)的大小影響折射率傳感靈當(dāng)微通道結(jié)構(gòu)的寬度為8μm時(shí)，傳感器的靈敏度可達(dá)361.29nm/RIU常適用于制作微流體傳感器。在2015年，來(lái)自中國(guó)重慶大學(xué)的[74]，研究人員把鐵質(zhì)磁流體溶液注入到微結(jié)構(gòu)光纖的孔中以增強(qiáng)磁場(chǎng)傳感的靈敏度，微結(jié)構(gòu)光纖的兩端分別熔接單模光纖實(shí)現(xiàn)光束模式的分束和合束作用，微結(jié)構(gòu)光纖的纖芯和包層之間形成獲得的傳感特性也需要對(duì)多種因素進(jìn)行衡如果需要利用光纖傳感器對(duì)航天器結(jié)構(gòu)表面的溫度如果需要對(duì)橋梁服役狀態(tài)下的應(yīng)那么就應(yīng)該選擇具有較強(qiáng)機(jī)械性能且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工我們對(duì)光纖傳感器大致的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及nfiberopticsensorstructuresandapplications.其制作方式也呈現(xiàn)往往可以?

圖1.10微結(jié)構(gòu)光纖的顯微鏡圖像Fig.1.10Microscopeimageofthemicro上述多種微結(jié)構(gòu)光纖傳感器是近幾年研究人員開(kāi)發(fā)制作的新型光纖傳感器由于微結(jié)構(gòu)光纖的特殊結(jié)構(gòu)度，也為研究人員設(shè)計(jì)新型的光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更高傳感性能的光纖傳感器提供思路隨著光纖傳感器的發(fā)展用多芯光纖的特殊光纖結(jié)構(gòu)參基于單芯或者光子晶體微結(jié)構(gòu)的光纖傳感器些獨(dú)特的傳感參數(shù)的測(cè)量靈敏度。多芯光纖不僅器領(lǐng)域也是重要的組成部分進(jìn)行綜述，并對(duì)多芯光纖傳感器的發(fā)展情況進(jìn)行分析1.3.2多芯光纖傳感器的研究現(xiàn)狀如上一小節(jié)所敘述器已經(jīng)有很多種，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)一定用范圍，但部分光纖傳感器的制作方式較為復(fù)雜纖隨著在光纖通信系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用因此利用多芯光纖制作光纖傳感器將具有很好的應(yīng)用前景的光纖傳感器其模式干涉在一根光纖中就可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)型傳感器的制作，因此基于多芯光纖的光纖傳感器往往具有很高的傳感靈敏度多芯光纖傳感器也經(jīng)歷了很多年的發(fā)展究人員利用多芯光纖制作了多種常規(guī)的傳感器結(jié)構(gòu)早在2000年前后，1緒論27微結(jié)構(gòu)光纖的顯微鏡圖像，（a）橫截面（b）氣孔壁上鍍銀膜opeimageofthemicro-structureopticalfiber.(a)Crosssection(b)airholewall[84].由于微結(jié)構(gòu)光纖的特殊結(jié)構(gòu)，傳感器在探測(cè)特定物理參量時(shí)實(shí)現(xiàn)了較高傳感靈敏也為研究人員設(shè)計(jì)新型的光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更高傳感性能的光纖傳感器提供思路隨著光纖傳感器的發(fā)展，人們對(duì)光纖傳感器的傳感特性提出了更高的要求用多芯光纖的特殊光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)，人們開(kāi)始研究多芯光纖的傳感特性基于單芯或者光子晶體微結(jié)構(gòu)的光纖傳感器，基于多芯光纖的傳感器可以實(shí)現(xiàn)一些獨(dú)特的傳感參數(shù)的測(cè)量，而且有些經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的多芯光纖傳感器具有更好的傳感多芯光纖不僅在高速率光通信領(lǐng)域正發(fā)揮著重要作用，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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