模間干涉反射式LPG折射率傳感器研究.pdf

1、本文從單個長周期光纖光柵入手，模擬研究了其光譜特點(diǎn)以及折射率傳感特性，研究發(fā)現(xiàn):在環(huán)境折射率小于包層折射率的條件下，LPG的諧振峰整體是隨環(huán)境折射率的增大往短波長方向漂移。但是諧振峰的漂移速度還與形成諧振峰的包層模的級次以及包層半徑有關(guān)，諧振峰的級次越高、包層半徑越小時，漂移速度越快。以此為出發(fā)點(diǎn)對模間干涉反射式長周期光纖光柵的折射率相位傳感器的敏感特性進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。理論與實(shí)驗(yàn)取得了很好的一致性，并且通過研究發(fā)現(xiàn)，對于反射式LP

2、G測量折射率使LPG免受待測液的影響，可以減少環(huán)境對諧振峰的影響，并且使得傳感器的相位靈敏度達(dá)到最大。同樣在測量過程中，通過選擇長諧振波長，使用高次包層模以及減少包層半徑和增加干涉光纖長度都將使得傳感器的相位靈敏度有效增大。但是在實(shí)驗(yàn)過程中，包層半徑減小將直接影響傳感頭的機(jī)械強(qiáng)度，并且干涉臂的長度也不能做得太長，所以本文中的實(shí)驗(yàn)是通過使用1510-1590nm長波段光，以及LPG的一階9次包層模形成的諧振峰作為干涉區(qū)，光纖的包層半徑不變

3、，干涉臂長14.2cm作為傳感器結(jié)構(gòu)。得到了在1.33-1.38范圍內(nèi)相位靈敏度與環(huán)境折射率呈近似線性關(guān)系，并且得到平均為-1911.96°/RIU的折射率靈敏度;在折射率大于1.38后，相位改變與環(huán)境折射率呈高階曲線關(guān)系，并且得到最高折射率靈敏度達(dá)到-74108.01°/RIU。
　　本文提出了運(yùn)用交叉相關(guān)解調(diào)算法實(shí)現(xiàn)折射率解調(diào)的方法。將該解調(diào)算法應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中，得到在折射率為1.369附近分辨率為6.8×10-6RIU，在折射率