側(cè)向加工的光纖FP腔及其折射率傳感器件研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)具有響應(yīng)迅速、抗電磁干擾、多點(diǎn)復(fù)用和分布式傳感等優(yōu)勢，在生物醫(yī)學(xué)、公共交通、航空航天、工程建筑、信息探測等多個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，已然成為當(dāng)今最受矚目的傳感技術(shù)之一。光纖傳感技術(shù)的飛速發(fā)展得益于層出不窮的光纖器件，光纖FP腔作為一種常見的光學(xué)干涉器件，廣泛應(yīng)用于激光器、濾波器、色散補(bǔ)償器和傳感器等器件中。如今，光纖器件的微型化、集成化、多功能化是光纖傳感技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，結(jié)合了微納光纖強(qiáng)倏逝場特性和傳統(tǒng)光纖技術(shù)的微納FP腔

2、，逐漸成為該領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。
　　本論文結(jié)合光纖FP腔的發(fā)展趨勢，總結(jié)了近年來微納光纖FP腔的研究動態(tài)，分別提出了采用微液滴化學(xué)腐蝕法和CO2激光器側(cè)向輻射法制作側(cè)面加工的光纖FP腔，從而實現(xiàn)折射率傳感器的制作。與傳統(tǒng)光纖傳感器相比，這種傳感器不僅具有微納光纖的倏逝場特性，而且可以實現(xiàn)FP腔的高反射率、高精度、高Q值等特點(diǎn)。采用化學(xué)腐蝕法和激光加工法制備的兩種光纖FP腔結(jié)構(gòu)，不僅制作工藝靈活，而且光學(xué)特性和傳感特性優(yōu)良，為新型波

3、導(dǎo)器件的微加工工藝研究提供了全新的思路和方法。本論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　?。?）本文首先分析了基于光纖光柵的FP諧振腔的干涉理論及光纖光柵的耦合模理論，從理論上分析了具有非圓結(jié)構(gòu)的微納光纖FP腔的雙折射特性和折射率傳感特性。
　?。?）基于氫氟酸微滴化學(xué)腐蝕方法制備了一種高雙折射的微納光纖FP腔，由于雙折射特性，制作的微納光纖FP腔具有不同正交偏振方向的兩種諧振峰。這兩種諧振模式對外界折射率變化具有不同的響應(yīng)，對

4、溫度變化具有相似的響應(yīng)，通過監(jiān)測兩諧振峰的波長差可實現(xiàn)溫度獨(dú)立的折射率測量。文中探討了FP腔長度、腐蝕深度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳感性能的影響，總結(jié)了提升微納光纖FP腔靈敏度的方法和限制因素。
　?。?）基于CO2激光器微加工工藝制備了損耗可調(diào)的光纖FP激光器，加工的微孔位于激光器的諧振腔上，在不同折射率的溶液中激光腔的損耗不同導(dǎo)致激光輸出功率的不同。通過波長解調(diào)和功率解調(diào)的雙參量矩陣法實現(xiàn)了折射率溫度的同時測量，文中還探討了不同泵浦功率和