高靈敏度光子晶體光纖壓力傳感器研究

1、暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文題名（中英對照）：高靈敏度光子晶體光纖壓力傳感器研究Researchonhighsensitivityphotoniccrystalfiberpressuresens作者姓名：林猛指導(dǎo)教師姓名：金龍及學(xué)位、職稱：博士、副教授學(xué)科、專業(yè)名稱：工科、光學(xué)工程論文提交日期：論文答辯日期：答辯委員會主席：論文評閱人：學(xué)位授予單位和日期：萬方數(shù)據(jù)I摘要摘要光纖傳感技術(shù)是以光纖為傳導(dǎo)媒質(zhì)，光波為傳輸信號的載體，通過測量外界干擾引

2、起的光信號變化，感知外界各物理量變化的新型傳感技術(shù)。傳統(tǒng)電學(xué)傳感器擁有易解調(diào)、價格便宜以及穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，但是這類傳感器不能夠在環(huán)境比較惡劣的情況下正常工作，而光纖傳感器能夠克服難題。光纖傳感器具有體積小，不受電磁干擾，靈敏度高，壽命長，尤其是在高溫、易燃易爆、高壓、強(qiáng)電磁干擾的情況下正常工作。光纖壓力傳感器主要是對外界壓力進(jìn)行即時的測量，這也是在傳感領(lǐng)域中比較常用到的一種傳感器。傳統(tǒng)的光纖壓力傳感器普遍存在靈敏度不高的問題，監(jiān)測效果并

3、不理想。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)光纖是實(shí)芯的結(jié)構(gòu)，且石英材料的楊氏模量很大，在壓力作用下光纖形變非常小，造成了壓力傳感器不靈敏的結(jié)果。而隨著光纖制造工藝的成熟，光子晶體光纖（PhotoniccrystalfiberPCF）有著可靈活設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和新穎的傳輸特性，成為了傳感領(lǐng)域研究的一個熱點(diǎn)。在本文中我們提出了兩種基于光子晶體光纖制作高靈敏度光纖壓力傳感器的方法。首先選擇性地對光子晶體光纖進(jìn)行填充高折射率液體，從而制作成光纖壓力傳感器，并利用石英玻璃和

4、液體之間力學(xué)屬性的差異獲得高壓力靈敏度。第二熔接簡化空芯微結(jié)構(gòu)光纖與單模光纖制作法布里珀羅干涉型壓力傳感器，通過用氫氟酸腐蝕簡化空芯微結(jié)構(gòu)光纖的外徑的包層厚度來提高傳感器的壓力靈敏度。本論文的內(nèi)容如下：（1）闡述了光纖傳感器的基本工作原理及光子晶體光纖的傳輸特性，就如何利用光子晶體光纖在結(jié)構(gòu)和光學(xué)上的特點(diǎn)來提升光纖傳感器的性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。（2）針對石英材料在壓力作用下形變小的問題，為了進(jìn)一步提高傳感器的壓力靈敏度，提出了液體選擇性填