高靈敏度分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感研究.pdf

1、光纖傳感器因具有體積小、靈敏度高、抗電磁干擾和遠(yuǎn)距離傳感等優(yōu)點(diǎn)而成為傳感器研究熱點(diǎn)。本文對(duì)基于倏逝波理論的光纖化學(xué)傳感器的傳感原理進(jìn)行了理論分析，提出一種分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器。并運(yùn)用光束傳播法對(duì)本征直形和分段結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)進(jìn)行數(shù)值模擬，并在模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)量，從理論，模擬，實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面研究基于分段結(jié)構(gòu)倏逝波光纖傳感器的傳感特性。
　　本文的主要工作內(nèi)容具體敘述如下：
　　1、對(duì)光纖模式理論：時(shí)域有限差分光束傳播法

2、(FD-BPM)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過(guò)理論推導(dǎo)，得到它們的計(jì)算表達(dá)式，從表達(dá)式中出發(fā)，給出了相應(yīng)算法的流程步驟，并根據(jù)流程步驟分別得出了算法模擬圖，為后續(xù)傳感器的模擬分析奠定理論基礎(chǔ)。
　　2、通過(guò)對(duì)基于倏逝波理論的光纖傳感器理論推導(dǎo)，得到分段結(jié)構(gòu)倏逝波傳感器靈敏度的計(jì)算公式，從公式中發(fā)現(xiàn)，靈敏度與敏感區(qū)域中光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)及外界環(huán)境參數(shù)有關(guān)。通過(guò)分析模擬結(jié)果，分析不同分段數(shù)和不同纖芯直徑，不同結(jié)構(gòu)和不同傳感長(zhǎng)度以及溶液

3、濃度對(duì)分段結(jié)構(gòu)倏逝波傳感器靈敏度的影響，為后文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　3、通過(guò)化學(xué)腐蝕方法制備出不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的倏逝波傳感器，并用不同濃度亞甲基藍(lán)溶液對(duì)傳感器的靈敏度特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在傳感長(zhǎng)度相同的條件下，纖芯直徑越小，分段數(shù)越多，傳感器的靈敏度越高；在傳感直徑相同的條件下，傳感長(zhǎng)度為5cm分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器的靈敏度優(yōu)于傳感長(zhǎng)度為6cm的傳統(tǒng)的單一的直形傳感器的靈敏度。分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器能有效的激發(fā)光