基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的光纖傳感特性研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)光纖傳感器的實(shí)用化做了不懈的努力，在拓寬光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和提高其測(cè)量靈敏度方面做了大量的研究，使各種光纖傳感技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。其中基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的光纖傳感備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視。然而某些纖芯失配型的光纖傳感結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳感頭制作困難、傳感器的靈敏度較低，通過(guò)對(duì)其傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)可以提高測(cè)量的靈敏度。本課題正是基于這一基本思路而展開的。
　　 本論文提出了一種利用薄芯光纖模態(tài)干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)曲率測(cè)量和對(duì)該

2、結(jié)構(gòu)改進(jìn)后實(shí)現(xiàn)折射率測(cè)量的方法。該方法以薄芯光纖為核心器件，將薄芯光纖嵌入到普通單模光纖中，通過(guò)模態(tài)干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)曲率和折射率的測(cè)量。本文的主要工作包括兩部分內(nèi)容:
　　 一、基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的微光纖曲率傳感器。實(shí)驗(yàn)研究了0-3.2m-1范圍內(nèi)的曲率傳感，將傳感器的敏感部位固定在平移臺(tái)中間位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，制成基于彎曲效應(yīng)的傳感器。同時(shí)，將參考光路也固定在和測(cè)量光路同一水平位置，用來(lái)消除環(huán)境對(duì)測(cè)量光路的影響。并驗(yàn)證了不同長(zhǎng)度

3、薄芯光纖對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。重點(diǎn)闡述了纖芯失配結(jié)構(gòu)傳感原理和相關(guān)理論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明纖芯失配結(jié)構(gòu)傳感器在0-3.2m-1范圍內(nèi)具有很好的靈敏度，谷值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)變化與曲率呈良好的線性關(guān)系。
　　 二、基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的微光纖折射率傳感器。研究了一種具有微結(jié)構(gòu)缺陷折射率傳感器，并對(duì)其折射率特性進(jìn)行了分析測(cè)試。實(shí)驗(yàn)時(shí)將傳感器的敏感部位固定在器皿中，然后用氫氟酸腐蝕其包層，同時(shí)通過(guò)顯微鏡觀察腐蝕包層的速率，根據(jù)實(shí)際需要選擇不同包層厚

4、度，并利用不同濃度的蔗糖溶液進(jìn)行折射率傳感實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明可以通過(guò)氫氟酸溶液腐蝕敏感部位的包層使其直徑減小的方法來(lái)提高對(duì)外界折射率傳感的靈敏度。腐蝕前后傳感器測(cè)量的靈敏度系數(shù)分別為142.295nm/R.I.U和182.328nm/R.I.U，線性擬合度分別為0.9855和0.9681，干涉峰波長(zhǎng)隨外界折射率變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。
　　 上述傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、性能穩(wěn)定、分辨率高等特點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。