基于二階LoyT-Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)的多參量傳感方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光纖傳感器由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在生活中的各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著光纖技術(shù)的迅速發(fā)展，基于高雙折射光纖的Sagnac干涉儀傳感器由于其傳感結(jié)構(gòu)更加靈活，靈敏度更高，成為傳感器的一個(gè)重要研究方向。
　　基于高雙折射光纖的一階Sagnac環(huán)干涉儀可以制作成光學(xué)濾波器、光纖傳感器等，相關(guān)方面的報(bào)道有很多。而基于高雙折射光纖的高階Sagnac環(huán)干涉儀的相關(guān)研究則僅限于窄帶通的梳狀濾波器。
　　本文在普通的一階Sagnac干

2、涉儀的結(jié)構(gòu)和原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了二階Loyt-Sagnac干涉儀結(jié)構(gòu)并將該結(jié)構(gòu)運(yùn)用于傳感實(shí)驗(yàn)。在一階Sagnac環(huán)內(nèi)增加另一段高雙折射光纖來(lái)構(gòu)成二階Loyt-Sagnac環(huán)，其中一段HBF作為參考光纖，另一段作為傳感光纖。當(dāng)參考光纖和傳感光纖分別構(gòu)成一階Sagnac環(huán)時(shí)，它們輸出兩個(gè)光譜交點(diǎn)的波長(zhǎng)與二階Loyt-Sagnac環(huán)輸出光譜極值點(diǎn)的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，且該極值點(diǎn)的大小與兩光譜的重疊量有關(guān)。對(duì)光束入射角和HBF的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，使該結(jié)構(gòu)的傳

3、感器實(shí)現(xiàn)對(duì)多物理量（溫度、應(yīng)力、壓強(qiáng)等）的高精度測(cè)量。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1、利用Jones矩陣對(duì)普通一階Sagnac環(huán)和二階Loyt-Sagnac環(huán)的傳輸函數(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo);
　　2、分析二階Loyt-Sagnac干涉儀的傳感原理，并對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的干涉儀傳感器分別進(jìn)行仿真分析，模擬傳感光纖在不同溫度、壓力和扭曲角條件下，系統(tǒng)輸出光譜的變化。仿真結(jié)果表明二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫

4、度和壓力傳感靈敏度;
　　3、搭建二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在外界溫度和扭曲角度分別變化時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的輸出光譜進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二階Loyt-Sagnac干涉儀較一階Sagnac干涉儀傳感器具有更高的溫度傳感靈敏度;二階Loyt-Sagnac干涉儀的扭曲傳感響應(yīng)特性是正弦變化的曲線。再對(duì)溫度和扭曲角度同時(shí)變化時(shí)系統(tǒng)輸出光譜進(jìn)行分析，結(jié)果表明:二階Loyt-Sagnac干涉儀傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)扭曲角度和溫度