基于镀膜反射拉锥光纤的液体检测传感器的研究

来源 :安徽工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ming_yue_zhang
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光纤传感技术随着科技的发展已逐步渗透到了工业、医学、环境保护等多个领域,各类光纤传感器已被研究并制作出来,并投入到实际运用中。本文以实现可重复利用、获取高灵敏度拉锥光纤液体检测传感器为目标,对标准单模光纤(SMF)的结构进行熔融拉锥、端面镀膜及U形制作等操作,提出并制备三种不同结构拉锥光纤:镀膜拉锥光纤、直线形拉锥光纤串结构传感器及U形探头结构拉锥光纤串传感器。主要的工作及研究成果如下:1.运用几何光学分析法对拉锥光纤倏逝场光线传输路径进行了详细分析。并对强导环境下的拉锥光纤传感器灵敏度关系式进行推导。运用MATLAB对传感器灵敏度进行数值模拟,模拟结果表明:可通过增大光纤传感长度、纤芯半径、光纤工作波长等方法提高拉锥光纤传感器灵敏度。2.利用熔融拉锥方法实现拉锥光纤的制备,并提出一种新的拉锥光纤传感器封装结构,创造性的选用可移动装置,最大程度上保护传感器不受损害,实现拉锥光纤传感器的重复利用。3.通过在拉锥光纤传感器端面进行镀膜,引入反射元件,将传统的透射式光线传输路径改变为反射式传输,使得光线在经拉锥光纤传感器向前传输时,经反射元件反射再次通过传感区域,加倍增长传感器传感长度。4.结合拉锥光纤传感器的封装结构,设计并搭建镀膜拉锥光纤折射率传感系统硬件平台,进行镀膜拉锥光纤传感器折射率特性的研究。在实验环境下,镀膜拉锥光纤传感器灵敏度较高。5.提出一种紧凑型弯曲锥形光纤传感器,并探究其浓度传感特性。使用玻璃加工系统制造了微型Mach-Zehnder干涉仪的结构,通过弯曲和锥化的组合,增大传感器倏逝场的穿透深度,提高传感器灵敏度。在实验环境下,U形结构M-Z干涉传感器灵敏度比直线形结构传感器大1.49倍。
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