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光纤光栅作为极重要无源光纤器件,在日常生活和工业生产中具有无可替代的作用。围绕着光纤光栅的无源器件的研究浩瀚如海,在特种光纤上制作的光纤光栅有其特殊的性质和应用,本文仅就基于掺钴光纤和F-P腔的滤波器件和流体流速传感器,开展了深入的理论和实验研究。 文本首先简要介绍了光纤光栅的技术性能特点和发展历史,并对光纤滤波器的类型和技术发展进行总结,然后对基于光纤光栅的流体流速传感器的发展进行总结,分析各类型传感器的技术特点和性能优缺点,并进而提出本文的研究成果。然后讨论了光纤光栅的传感理论和基本原理,并对全光调制滤波原理与流体流速传感的原理进行阐述 本文研究和发展了一种基于掺钴光纤和布拉格光栅对形成的F-P腔滤波式流速传感器件。掺钴光纤因其特殊的性质也被称为光热光纤,其特殊的光热转换机制和光调谐性能为光纤光栅提供了多样的调制和传感应用。在详细研究了不同参数条件下的滤波式传感元件的波长响应、灵敏度、响应时间等参数后,对本文提出的传感元件的性能进行了深入系统的分析,实现了高精度、快响应的滤波波长调制。理论分析了该滤波方案在不同使用条件下的热场分布。实验分析了F-P腔滤波器的性能特点:其功率灵敏度为8.1MHz/mW(0.065pm/mW),响应时间约为1s,而响应时间与加热功率大小无关。 另外,分析和研究了利用不同工艺制作的F-P腔流体流速传感器。理论分析了该流体流速传感器的热场分布特点,理论上验证了CDF作为加热元件,其热量不会对附近FBG造成影响,并研究了流体流速传感器的性能特点,实验上验证了实现自校准性能的可行性。