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双芯光子晶体光纤(Dual-core Photonic Crystal Fiber,DC-PCF)是近年来发展起来的一种新型全内反射型光子晶体光纤,由于具有双折射性高、非线性好、单模传输等独特性质,已广泛应用于曲率、温度、压力、扭矩和速度传感等领域。本论文利用DC-PCF的相干特性,将其应用到激光多普勒系统中,开发出一种新型的光纤激光多普勒测速系统。由于DC-PCF具有两个传输纤芯共享一个包层的结构,因此可大大简化系统复杂度,减少光路调节。而且速度测试探头进一步微型化,易于嵌入MEMS系统,可实现微/纳米流体的速度测量。针对DC-PCF激光多普勒测速系统的设计及开发,本文对以下几个方面进行了研究:(1)DC-PCF的传输和相干特性。实验研究了DC-PCF的光斑输出特性和相干特性,结果表明光纤出射两个独立的光斑,光斑强度近似成高斯分布,两个光斑的强度之比约为1:1。在距离光纤端面约30?m后,两独立光斑相互叠加后形成清晰的5条干涉条纹,随着与光纤端面的距离的增加,干涉条纹的间距逐渐增大。在距离2.0cm处,±2级亮条纹与0级、1级亮条纹的强度之比分别为1:3.4和1:2.4。而计算结果表明±2级亮条纹和0级、1级亮条纹的强度之比分别为1:4.5和1:3.5。可见,实验结果比理论计算结果强度比小,主要是由于实验过程中噪声引入所致。(2)DC-PCF探头加工和系统搭建。采用高压放电技术对光纤端面进行熔融处理,制作微透镜,可优化双芯光子晶体光纤形成的控制体结构,也可用于提高光纤接收光散射信号。设计并制作多粒子发射系统,分析粒子光散射特性,确定粒子散射信号接收方式,搭建和完善了基于双芯光子晶体光纤的激光多普勒速度测试系统。(3)基于DC-PCF激光多普勒的速度测试。分析基于DC-PCF的激光多普勒单点和多点速度测量原理,确定前向散射接收方式,并进行单点、两点和三点速度测试。单点测量时,粒子平均速度为0.980 sm/,相对不确定度为0.5%;两点测量时,粒子平均速度分别为1.761、1.769 sm/;三点测量时,粒子平均速度分别为2.106、2.084、2.097 sm/。实验结果表明,基于DC-PCF的激光多普勒速度仪可进行多点速度测量。(4)基于DC-PCF的激光多普勒速度仪嵌入MEMS的速度测量。设计、加工微系统装置,并嵌入DC-PCF。通过选择跟随性良好的粒子,应用多普勒速度测量技术对流体的速度进行测量,获得流体的速度为0.113 sm/。验证结果表明基于DC-PCF的激光多普勒技术可以应用于MEMS,对微系统中流体的速度进行测量。