微結(jié)構(gòu)的光纖傳感器.pdf

1、20世紀(jì)60-70年代，激光器和低損耗光纖相繼問(wèn)世，從此開(kāi)啟了一門(mén)嶄新的學(xué)科:光纖傳感技術(shù)。光纖傳感的基本原理是表征光波的特征參量（相位、波長(zhǎng)、偏振態(tài)、光強(qiáng)等）在受到外界環(huán)境（溫度、應(yīng)變、壓力等）的影響下，會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)對(duì)光波特征參量的探測(cè)可以獲得外界環(huán)境的變化信息。隨著光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型的光纖傳感器件被相繼設(shè)計(jì)制造出來(lái)，并成功應(yīng)用于各領(lǐng)域，解決了許多傳統(tǒng)電信號(hào)傳感器無(wú)法克服的問(wèn)題。相對(duì)于電信號(hào)傳感器，光纖傳感器的

2、優(yōu)勢(shì)非常明顯:抗電磁干擾，耐腐蝕，絕緣性好，靈敏度高，穩(wěn)定性好，小巧質(zhì)輕等。在現(xiàn)有的光纖傳感器中，以采用干涉技術(shù)的相位調(diào)制型傳感器的靈敏度最高，在精密監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。這其中，光纖法布里-珀羅（Fabry-Perot，F(xiàn)-P）傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，性能穩(wěn)定，易于安裝等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而備受研究者的青睞，得到了廣泛的研究。目前，光纖傳感器正朝著微結(jié)構(gòu)化，全光纖化的方向發(fā)展，這也正是本文所立足的研究方向。
　　本研究主旨在

3、于研究制作微結(jié)構(gòu)的光纖傳感器探頭，基于反射譜工作模式的傳感探頭更易實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)這一要求，因此本文的重心是研究制作微結(jié)構(gòu)的光纖F-P傳感器。本文以實(shí)驗(yàn)研究為主，理論分析為輔。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：⑴提出了使用單根光纖制作光纖末端微氣球腔的方法及制作工藝，該方法成本低廉、操作簡(jiǎn)單、可批量生產(chǎn)。所制作出的光纖末端微氣球腔傳感器,機(jī)械性能好，光學(xué)性能穩(wěn)定，其腔長(zhǎng)可通過(guò)設(shè)置放電參數(shù)在一定范圍內(nèi)改變。理論分析表明，更長(zhǎng)的F-P腔和更薄的腔壁可以獲得更高的

4、靈敏度，我們所制作的傳感器，其腔長(zhǎng)一般可達(dá)到150μm，腔壁厚約5μm。⑵在用于液壓傳感測(cè)量時(shí)，微氣球腔傳感器靈敏度約為0.1nm/MPa，是一些FBG傳感器的30多倍。在用于負(fù)載傳感測(cè)量時(shí)，也獲得了非常不錯(cuò)的靈敏度，約為3.64nm/N。我們所制作的光纖末端微氣球腔傳感器為全石英材質(zhì)，可以承受1000℃的高溫，對(duì)溫度的靈敏度較低約為1.9pm/℃。雖然該傳感器并不適宜用于對(duì)溫度的傳感，但在另一方面卻正好體現(xiàn)出它的優(yōu)點(diǎn):當(dāng)其被用于其它領(lǐng)