本文關(guān)鍵詞：基于光學(xué)加熱的新型光纖光柵折射率傳感器的研究

  更多相關(guān)文章： 光纖光柵 摻鈷光纖 細(xì)芯光纖 折射率傳感 溫度交叉敏感 反射式測(cè)量

【摘要】：光纖光柵是一種重要的光纖型無(wú)源器件,它在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域均有著非常重要的應(yīng)用。折射率傳感在如環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、石油化工等方面應(yīng)用中都扮演著十分重要的角色,受到了廣泛的關(guān)注并正處于不斷深入的研究之中。本文結(jié)合光纖光柵體積小、靈敏度高、抗電磁干擾、易復(fù)用、信號(hào)波長(zhǎng)調(diào)制和易于遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)并針對(duì)現(xiàn)有光纖光柵傳感技術(shù)的不足,對(duì)光纖型折射率傳感器進(jìn)行了研究和創(chuàng)新,研制了新型的基于光纖光柵的溫度補(bǔ)償折射率傳感器以及高靈敏度的反射型折射率傳感器。論文首先簡(jiǎn)介了光纖光柵的研究背景及意義,并詳細(xì)介紹了光纖光柵的發(fā)展歷程及其在光纖通信和光纖傳感系統(tǒng)以及生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,指出了本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新。接著簡(jiǎn)要介紹了各種類型的光纖光柵的折射率調(diào)制分布和光譜特征,并從射線理論和耦合模式理論結(jié)合光柵的結(jié)構(gòu)模型通過(guò)理論計(jì)算分析了它們的光譜特征。研究了一種新型的基于光學(xué)加熱的溫度補(bǔ)償?shù)恼凵渎蕚鞲衅�。論文根�?jù)摻鈷光纖的損耗特性和機(jī)理,將其和光纖光柵結(jié)合,通過(guò)摻鈷光纖中鈷離子在泵浦光抽運(yùn)下非輻射躍遷產(chǎn)生的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感單元光纖光柵的溫度補(bǔ)償,從而消除環(huán)境溫度變化對(duì)折射率測(cè)量的影響,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該傳感器的折射率傳感特性、溫度補(bǔ)償特性以及波長(zhǎng)調(diào)節(jié)特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)折射率傳感的同時(shí)可以很好的對(duì)外界環(huán)境溫度的變化進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償。論文還提出了兩種反射式的光纖光柵折射率傳感器,反射式折射率傳感器由于其可實(shí)現(xiàn)探針式傳感而在工程應(yīng)用中具有廣泛的需求,論文分別提出了基于摻鈷光纖與光纖光柵的波長(zhǎng)調(diào)制型折射率傳感器和結(jié)合細(xì)芯光纖與光纖光柵的光強(qiáng)調(diào)制型折射率傳感器。前者利用外界環(huán)境折射率的變化引起的長(zhǎng)周期光纖光柵的諧振峰波長(zhǎng)位置的變化,導(dǎo)致用于光學(xué)加熱的激光光強(qiáng)隨之發(fā)生變化,從而引起刻寫(xiě)在摻鈷光纖上的布拉格光柵的工作波長(zhǎng)的漂移,通過(guò)探測(cè)該工作波長(zhǎng)的偏移可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境折射率變化的測(cè)量。后者利用細(xì)芯光纖和單模光纖的纖芯失配產(chǎn)生的包層模式能量分布隨著環(huán)境折射率的變化而變化,通過(guò)在細(xì)芯光纖上的刻寫(xiě)布拉格光柵,根據(jù)其反射回來(lái)的包層模的光強(qiáng)的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境折射率的監(jiān)測(cè),同時(shí)由于該布拉格光柵反射回來(lái)的纖芯模式的光強(qiáng)不受環(huán)境折射率變化的影響,其可作為光強(qiáng)參考來(lái)消除因光源光強(qiáng)擾動(dòng)而導(dǎo)致的折射率測(cè)量誤差。論文分別對(duì)上述這兩種傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)證實(shí)這兩種傳感器分別具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵 摻鈷光纖 細(xì)芯光纖 折射率傳感 溫度交叉敏感 反射式測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 1 緒論12-28
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 光纖光柵發(fā)展13-18
• 1.3 光纖光柵的應(yīng)用18-24
• 1.3.1 在光通信領(lǐng)域中應(yīng)用18-20
• 1.3.2 在光傳感領(lǐng)域中應(yīng)用20-23
• 1.3.3 在折射率傳感中的應(yīng)用23-24
• 1.4 本論文的內(nèi)容和創(chuàng)新24-28
• 1.4.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 1.4.2 論文的創(chuàng)新25-28
• 2 光纖光柵基本理論28-48
• 2.1 光纖光柵的成柵機(jī)理及其光譜特性28-37
• 2.1.1 光纖光柵的成柵機(jī)理28-29
• 2.1.2 光纖光柵的分類及其光譜特性29-37
• 2.3 光纖光柵的可靠性和熱穩(wěn)定性37-39
• 2.3.1 光纖光柵的機(jī)械強(qiáng)度37-38
• 2.3.2 光纖光柵的熱衰減38-39
• 2.4 光纖光柵的理論模型39-45
• 2.4.1 光纖光柵的結(jié)構(gòu)模型39-40
• 2.4.2 光纖光柵的射線理論40-42
• 2.4.3 光纖光柵的耦合模理論42-45
• 2.5 本章小結(jié)45-48
• 3 基于光學(xué)加熱的光纖光柵溫度補(bǔ)償型折射率傳感器48-70
• 3.1 摻雜光纖的熱效應(yīng)48-52
• 3.2 結(jié)合摻鈷光纖的光纖光柵的特性52-58
• 3.2.1 折射率傳感特性52-54
• 3.2.2 波長(zhǎng)調(diào)節(jié)特性以及溫度補(bǔ)償特性54-58
• 3.3 基于光學(xué)加熱長(zhǎng)周期光柵的溫度去敏折射率傳感器58-67
• 3.3.1 傳感器的工作原理及制作59-61
• 3.3.2 折射率傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論61-67
• 3.4 本章小結(jié)67-70
• 4 新型反射式光纖光柵折射率傳感器70-92
• 4.1 反射式光纖光柵折射率傳感器70-71
• 4.2 基于長(zhǎng)周期光纖光柵和光熱布拉格光柵級(jí)聯(lián)的折射率傳感器71-81
• 4.2.1 傳感器的工作原理與制作71-75
• 4.2.2 折射率傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論75-81
• 4.3 基于纖芯失配結(jié)構(gòu)和布拉格光柵結(jié)合的折射率傳感器81-89
• 4.3.1 細(xì)芯光纖81-82
• 4.3.2 傳感器的工作原理與制作82-85
• 4.3.3 折射率傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論85-89
• 4.4 本章小結(jié)89-92
• 5 總結(jié)與展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-112
• 作者簡(jiǎn)介112-113

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 樓靜漪 ,童利民 ,葉林華 ,沈永行 ,鮑世寧;用于激光熱療的激光抽運(yùn)高摻雜光纖光熱頭研究[J];中國(guó)激光;2002年09期

，

本文編號(hào)：705370