具有偏心環(huán)形反射面的光纖法珀干涉?zhèn)鞲衅鲗嶒炑芯?pdf

1、本文在了解了本征型光纖法珀腔、非本征型法光纖珀腔和在線型光纖法珀腔，這三類光纖法珀腔優(yōu)缺點的基礎上，提出了兩個偏心環(huán)形反射面的光纖法珀腔。一個是溫度靈敏度高且干涉譜對比度大的本征型光纖法珀腔；另一個是結構穩(wěn)定且溫度低敏感的非本征型光纖法珀腔。光學分析與仿真了這兩個偏心環(huán)形反射面的光纖法珀腔的光學原理，在理論指導下進了這兩個法珀腔的制作，實驗測定了這兩個光纖法珀腔分別應用作為溫度傳感器和折射率傳感器的特性參數(shù)。本文豐富了光纖法珀干涉?zhèn)鞲衅?/p>

2、的結構體系，進一步拓展了光纖法珀傳感器的應用領域。論文主要研究內容如下：
　　1．光學分析與仿真這兩個偏心環(huán)形反射面的光纖法珀腔的光學原理。在康寧單模光纖(SMF28e)后熔接一段多模光子晶體光纖(MM-HNA-5)而成的光纖法珀溫度傳感器，是通過多模光子晶體光纖(MM-HNA-5)相對于康寧單模光纖(SMF28e)軸偏置2～4m熔接來控制第一個反射面的反射光強與透射光強的比例，以便達到此種光纖法珀腔相干的兩束光的光強強度相近，從

3、而實現(xiàn)制作的光纖法珀的干涉譜的對比度最佳；在康寧單模光纖(SMF28e)后依次熔接不同芯徑的空芯光纖，通過將此種法珀腔的第二個反射面相對于康寧單模光纖(SMF28e)的軸偏置6m以上，再配合熔接第一反射面的熔接能量高于熔接第二反射面的熔接能量，從而實現(xiàn)制作光纖法珀腔干涉譜的對比度最佳，且由于小芯徑空芯光纖中心的通孔，實現(xiàn)光纖法珀腔的腔內與外界相通。
　　2．研究了在康寧單模光纖(SMF28e)后軸偏置續(xù)接一段多模光子晶體光纖(MM

4、-HNA-5)成的光纖法珀溫度傳感器的制作方法，在實驗室以前熔接空芯光子晶體光纖法珀腔的基礎了，確定了熔接這種溫度傳感器的熔接參數(shù)。探討了這種光纖法珀溫度傳感器是基于光纖材料的熱光效應，由于光纖的熱光系數(shù)要比熱膨脹系數(shù)大兩個數(shù)量級，因此康寧單模光纖(SMF28e)后軸偏置續(xù)接一段多模光子晶體光纖(MM-HNA-5)成的光纖法珀溫度傳感器具有溫度靈敏度高的優(yōu)點。進行了該傳感器的高溫退火實驗研究、高溫段的重復返復實驗、高溫的穩(wěn)定性實驗和低溫

5、段的重復返復實驗。最后得到了該光纖法珀溫度傳感器測量范圍（實驗值為-20～1200℃，理論值為-200～1200℃），和該法珀溫度傳感器的歸一化光程差溫度靈敏度。歸一化光程差溫度靈敏度的值與理論值相近，約為290nm/(?cm)。低溫段的歸一化光程差靈敏度為271.162nm/(℃cm)，較高溫段的歸一化的光程差溫度靈敏度略小，且具有良好的線性和重復性。
　　3．研究了康寧單模光纖(SMF28e)后依次熔接不同芯徑的空芯光纖而成的

6、光纖折射率傳感器的制作方法，在熔接此結構的光纖法珀腔的第一反射面時，采用的熔接能量稍高（熔接機的能量等級為100），第二個反射面的熔接能量稍低（熔接機的能量等級為80），同時偏置熔接小芯徑的空芯光纖6?m以上。探討了該光纖法珀傳感器測量氣體折射率的原理，被測氣體通過小芯徑光纖中心的通孔進入光纖法珀腔內，改變光纖法珀腔的光程差，而引起光纖法珀干涉譜的峰值波長發(fā)生漂移，通過光譜探測峰值波長的漂移量，從而得到被測氣體的折射率。（可測量的最大折