基于模間干涉的馬赫-澤德光纖傳感器的研究.pdf

1、本論文主要研究了基于模間干涉的馬赫-澤德光纖傳感器及其在應(yīng)變、溫度等物理參量測量上的應(yīng)用?；趯?shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備條件,以設(shè)計(jì)和研究高靈敏度的新型光纖傳感器為目標(biāo),主要開展了以下工作:
　　1.首先對模間干涉的兩種主要的干涉原理進(jìn)行了分析,為后續(xù)幾章光纖傳感器的設(shè)計(jì)研究提供了重要的理論依據(jù)。然后介紹了該類型的光纖傳感器的兩種主要的解調(diào)方法:波長解調(diào)法和強(qiáng)度解調(diào)法。最后介紹了對于多模光纖進(jìn)行模式模擬分析的光束傳輸法,為第四章中基于無芯光

2、纖的曲率傳感器靈敏度模擬提供了數(shù)值模擬方法。
　　2.設(shè)計(jì)并研究了一種基于細(xì)芯光纖的馬赫-澤德干涉應(yīng)變和溫度傳感器。通過在細(xì)芯光纖兩端熔接單模光纖,制成馬赫-澤德干涉結(jié)構(gòu)。當(dāng)應(yīng)變或溫度作用于該光纖傳感器時(shí),在透射譜中由于多模干涉產(chǎn)生的波譜發(fā)生漂移。利用波長解調(diào),可以得出作用的應(yīng)變或溫度參數(shù)信息。使用波長解調(diào)的方法得到在0-2000με應(yīng)變測量范圍內(nèi)該傳感器的應(yīng)變靈敏度為-1.83pm/με,溫度的靈敏度為-72.89pm/℃。對數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行傅里葉變換,討論了實(shí)驗(yàn)中應(yīng)變或溫度變化時(shí),激發(fā)出的包層模及相應(yīng)的功率比的變化。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。用光譜差分積分法對應(yīng)變和溫度進(jìn)行了強(qiáng)度解調(diào)。傳感器的應(yīng)變靈敏度為27.956nw/με,溫度靈敏度為844.56nw/℃,具有非常好的線性響應(yīng)度。
　　3.設(shè)計(jì)并研究了一種基于單模-無芯-單模光纖結(jié)構(gòu)的曲率傳感器。首先對提出的光纖曲率傳感器的工作原理進(jìn)行了簡要的描述,并且給出了光纖內(nèi)傳輸?shù)墓鈴?qiáng)分布模擬圖,以及外加曲