【摘 要】
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光纤传感器本身体积小、质量轻、安装简单、不受电磁干扰、本质绝缘、耐化学腐蚀,可以稳定应用于石油,化工,交通,能源,冶金,医药等多个领域。近年来,随着飞秒激光刻写技术的迅猛发展,光纤器件具备了更多的可能性。本论文主要探究了三种基于飞秒激光刻写技术的干涉型光纤传感器,分析了三种传感器的理论原理及制备技术,并对潜在应用进行了探索。具体内容如下:1、综述了光纤传感器、飞秒激光加工技术的发展历程以及研究现状
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光纤传感器本身体积小、质量轻、安装简单、不受电磁干扰、本质绝缘、耐化学腐蚀,可以稳定应用于石油,化工,交通,能源,冶金,医药等多个领域。近年来,随着飞秒激光刻写技术的迅猛发展,光纤器件具备了更多的可能性。本论文主要探究了三种基于飞秒激光刻写技术的干涉型光纤传感器,分析了三种传感器的理论原理及制备技术,并对潜在应用进行了探索。具体内容如下:1、综述了光纤传感器、飞秒激光加工技术的发展历程以及研究现状。介绍了干涉型光纤传感器的分类及优势。详细的介绍了马赫-曾德干涉型、法布里-珀罗干涉型光纤传感器的原理、分类以及几种不同的制备方法。介绍了飞秒激光加工技术的发展以及作用原理。2、提出了一种基于飞秒激光刻写波导的无芯光纤马赫-曾德干涉仪。具体阐述了这种干涉仪的干涉原理以及制作过程;分别探究了温度、应力和折射率响应,得出温度、应力灵敏度分别为33.48pm/℃和2.62pm/με。波导与无芯光纤-空气界面距离不同的样品表现出波长、强度两种不同的折射率响应。3、提出了一种基于飞秒激光刻写倾斜分束器的反射式马赫-曾德干涉仪。本章节详细介绍了工作原理、制作过程,利用comsol工具对倾斜分束器角度这一变量进行探究。对它的折射率以及温度特性进行研究,得出温度、折射率灵敏度分别为 0.03324 dB/℃和-45.29 dB/RIU。4、提出了一种新型平行式级联Fabry-Perot腔的高温传感器。该设备由飞秒激光刻写的两组具有恒定间隔的光纤内FP腔组成,本章节主要对级联Fabry-Perot腔结构的工作原理进行详细介绍,介绍了干涉仪的matlab模拟结果,然后对其进行应力、高温特性的测量,灵敏度分别为1 pm/με和16.91 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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