基于微結(jié)構(gòu)光纖的干涉型溫度和應(yīng)變傳感器研究.pdf

1、隨著光電子技術(shù)的發(fā)展,光纖傳感器憑借體積小、重量輕、低損耗和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)經(jīng)過30多年的發(fā)展,已逐步成熟。微結(jié)構(gòu)光纖的出現(xiàn)進(jìn)一步推動了光纖傳感器的發(fā)展,作為一種新型的特殊結(jié)構(gòu)的光纖,打破了傳統(tǒng)光纖光學(xué)的束縛,在傳感理論和傳感應(yīng)用上都帶來了新的潛力。本文的研究工作基于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)和設(shè)備條件,以設(shè)計(jì)和研究基于微結(jié)構(gòu)光纖的干涉型溫度和壓力傳感器為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了以下主要內(nèi)容:
　　1、介紹了微結(jié)構(gòu)光纖的發(fā)展;闡述了微結(jié)構(gòu)光纖的導(dǎo)光機(jī)制、分

2、類及應(yīng)用;分析了基于微結(jié)構(gòu)光纖的干涉型傳感系統(tǒng)和原理;重點(diǎn)分析了Sagnac光纖干涉儀的工作原理及模間干涉理論,為設(shè)計(jì)溫度和應(yīng)變傳感器提供了思路和理論的依據(jù)。
　　2、提出并研究了一種新型的基于乙醇灌注邊孔光纖(Side-hole fiber, SHF)的Sagnac干涉型溫度傳感器。邊孔光纖是一種高雙折射光纖,其包層中纖芯兩側(cè)具有兩個空氣孔。實(shí)驗(yàn)中將乙醇填充進(jìn)邊孔光纖的空氣孔中,利用乙醇的折射率隨溫度的變化,改變邊孔光纖的雙折射

3、系數(shù),使Sagnac干涉儀的輸出譜發(fā)生波長漂移,從而實(shí)現(xiàn)了溫度傳感。實(shí)驗(yàn)獲得該傳感器在20-80°C的溫度變化范圍內(nèi)靈敏度為86.8 pm/°C,為普通光纖光柵傳感器的8倍,分辨率為0.23°C。
　　3、提出并研究了一種基于空心光纖(Hollow-core fiber, HCF)模間干涉儀的溫度和應(yīng)變傳感器。在空芯光纖兩端各熔接一段普通的單模光纖形成SMF-HCF-SMF結(jié)構(gòu)的全光纖模間干涉儀,熔接過程只需用到一個傳統(tǒng)的光纖切割