基于花生形熔接结构的光纤传感器的研究
本文主要对基于花生形熔接结构的光纤传感器进行了研究。制作了两种基于花生形结构的传感器，一种是花生形结构与多模光纤相熔接而成的光纤传感器，另一种是花生形结构和长周期光栅相熔接而成的光纤传感器，利用这两种结构的传感器分别进行了角度、液位、折射率、曲率等常规物理量的实验。基于花生形结构的光纤传感器具有很多独特的优势，如结构轻巧、灵敏度高、可塑性好、反应速度快等，而且制作简单，可重复性高。本文对基于花生形结构的光纤传感器所涉及到的相关干涉理论进行了介绍，并且分别讨论了两种结构的传感器对上述物理量测量的灵敏度和线性度。 本论文的主要研究内容如下： 1、分别介绍了Michelson光纤传感器、Mach-Zehnder光纤传感器、Sagnac光纤传感器、Fabry-Perot光纤传感器。阐述M-Z干涉仪所涉及的一些模式干涉理论，以及介绍了花生形熔接结构的制作方法、传感原理和模场分布。 2、提出了一种由花生形结构和多模光纤相结合的传感器，花生形结构与多模光纤之间有一段长为30mm的单模光纤，多模光纤长4mm，即整个传感结构长度为34mm。分别对液位、折射率、温度的研究背景和所涉及的相关测量原理进行了介绍，并且利用此传感器分别这三个物理量进行了实验测量。实验结果获得了较好的灵敏度和线性度,表明此结构的传感器对这三个物理量的测量具有很好的线性变化关系。 3、提出了一种由花生形结构与LPG级联相结合的传感器结构，LPG的长度为24mm，花生形结构与LPG之间是一段长10mm的单模光纤，即整个传感结构长度为34mm。LPG由高频CO2脉冲激光器利用单模光纤刻写而成，详细介绍了其刻写方法，以及LPG的模式耦合理论。分别介绍了曲率和角度测量所涉及到的基本原理，并利用此传感器分别对曲率、角度和温度三个物理量进行了实验研究，实验结果获得了较好的灵敏度和线性度，表明此结构的传感器对这三个物理量的测量具有很好的线性变化关系。
光纤传感器;物理量测量;干涉理论;花生形熔接结构
中国计量大学
硕士
光学工程
金永兴
2015
中文
TP212.14
65
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）