飛秒激光刻蝕新型F-P微腔傳感特性的研究.pdf

1、光纖傳感技術憑借其抗干擾能力強、本質安全、可遠程測量等優(yōu)點倍受各國的重視。光纖F-P干涉?zhèn)鞲衅髯鳛楣饫w傳感器中極為重要的一類,具有體積小、分辨率高、穩(wěn)定性好、成本低廉等突出優(yōu)點,成為應用最成功的光纖傳感器之一。本文對光纖F-P干涉?zhèn)鞲衅鞯姆诸惣捌渲谱鞣椒ㄗ隽溯^為詳細的分析,指出現有光纖F-P干涉?zhèn)鞲衅髟谥谱骱徒Y構設計方面的不足。在此基礎上,提出并利用飛秒激光刻蝕光纖F-P微腔,設計并研制出新型光纖微F-P干涉?zhèn)鞲衅?即V型F-P傳感器)

2、,豐富了F-P光纖干涉儀的結構體系,建立了相關理論并初步探索了其應用。
　　 本文的主要研究工作及創(chuàng)新性成果包括:
　　 1、基于光束經過V型腔后反射光強度分布的理論分析,首次建立了光纖非平行F-P微腔的理論模型；依據該模型數值仿真了F-P干涉腔底角(不平行度)對F-P干涉腔輸出光譜特性的影響。結果表明,隨著光纖F-P干涉腔底角的增加,反射光的強度呈現整體下降趨勢,并且干涉條紋的對比度也呈非線性地迅速降低；計算并獲得了V

3、型F-P干涉腔的最大底角值。這些分析為制作高對比度F-P微腔傳感器提供了理論基礎。
　　 2、在深入分析飛秒激光加工光纖微腔的機理和特點的基礎上,采用800nm飛秒激光器,通過減小飛秒激光焦斑直徑、超聲波清洗、雙面寫入、化學腐蝕等措施,制作出了高對比度的非對稱V型F-P微腔結構。詳細分析了V型F-P傳感器的彎曲特性,結果表明:F-P微腔底角變小時,傳輸光譜整體向短波方向漂移,自由光譜范圍加大,反之亦然。分析了實驗測量結果與理論模

4、擬結果的差異,結果證明:建立的非平行F-P干涉儀模型適用于V型F-P微腔的計算與分析。
　　 3、比較系統(tǒng)的研究了非平行F-P微腔的流體傳感特性,結果發(fā)現:非平行F-P干涉儀的開放腔結構易使液體/氣體自由進出,這種結構可使待測流體充分與光纖中的光場相互作用,從而增大了光與物質的作用長度,因此具有較高的折射率靈敏度。將F-P微腔接入光纖環(huán)衰蕩腔(CRDS)傳感系統(tǒng)實現濃度測量。
　　 4、基于飛秒激光刻蝕單模光纖的實驗和理