基于单模光纤的干涉型与谐振型光纤传感器的研究

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光纤传感器由于具有抗电磁干扰,耐腐蚀,电绝缘性好,灵敏度高等优点,近年来,光纤传感器的研究得到了广泛重视,并应用在石油,化工,交通,能源,冶金,医药,等多个领域。本论文主要研究了几种基于单模光纤的干涉型与谐振型光纤传感器,并对这几种传感器进行了原理、制备流程以及相应物理量测量的说明,具体内容如下:1、综述了光纤传感器的发展历程以及中国光纤传感器的现状。介绍了光纤传感器的分类以及特点。详细的介绍了三种传感器的原理、应用以及几种不同的制备方法。对干涉型传感器主要介绍了法布里-珀罗干涉仪和迈克尔逊干涉仪,谐振型则介绍了回音壁模式谐振腔。2、提出一种基于错位熔接的光纤应力传感器。将两根腐蚀过的单模光纤进行错位熔接,形成F-P腔。当进行应力测量时,由于错位熔接会引起腔长变化更大,从而导致应力灵敏度提高,可由2.39 pm/με提升至7.75 pm/με。且温度灵敏度测得为1.2 pm/℃,这有效地降低了应力与温度之间的交叉灵敏性。3、提出一种基于光纤内分束器的多重迈克尔逊干涉仪。用飞秒激光在单模光纤内部刻两条斜的光分束器,与光纤切割端面组成三个反射面,两两组合,形成三个迈克尔逊干涉仪。可用于测量折射率和温度,灵敏度分别为-66 dB/RIU和9.92 pm/℃。4、提出一种基于光纤端面微球的回音壁谐振器,该装置通过SMF与NCF相熔接,再对NCF进行放电弧化,然后在NCF的末端胶合微球。使用直径为97μm的微球,WGM谐振器的品质因素为~2.9×10~3。器件样品的温度灵敏度为21.34 pm/℃。本文提出的三种传统的光纤传感器,具有坚固的机械强度,易于制造,尺寸紧凑且成本低等优点。
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