基于多模干涉的光纖溫度傳感器的BPM模擬與實驗研究.pdf

1、在光纖傳感技術(shù)中，基于多模干涉（MMI）原理的各種光纖傳感器件，由于其設(shè)計靈活、靈敏度高、響應(yīng)快、可適應(yīng)許多惡劣測量環(huán)境以及具備巨大的研究空間等優(yōu)勢，正越來越多地被人們所關(guān)注。本文針對基于多模干涉的光纖傳感器在溫度測量方面的應(yīng)用進行了深入研究。建立了柱坐標下廣角光束傳播法（WA-BPM）模擬光纖內(nèi)多模干涉光場分布的數(shù)值模擬模型，為研究傳感器的波長解調(diào)方法和技術(shù)提供了理論依據(jù)；提出了新型的基于多模干涉的MMF-SMF-MMF（簡稱MSM）

2、結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器，進行了數(shù)值模擬和實驗驗證，得到了相一致的結(jié)論。 本文的工作內(nèi)容和創(chuàng)新之處在于： （1）利用柱坐標下WA-BPM建立了一套完整的計算基于多模干涉光纖溫度傳感器內(nèi)部光場的數(shù)值模擬方法。傳感器內(nèi)部模場的解析表達方式十分復(fù)雜，針對現(xiàn)有的理論模型不能得到其精確解的情況，推導(dǎo)了柱坐標下的WA-BPM遞推公式，并應(yīng)用Matlab編寫了模擬光在傳感器內(nèi)傳輸?shù)能浖?，得到了傳感器?nèi)部光場的數(shù)值解。通過計算光纖傳感器內(nèi)光場

3、分布的數(shù)值解，可以很方便地得到傳感器的干涉譜，進而為研究外界條件的改變對干涉譜和特征波長的影響，以及研究波長解調(diào)方法和技術(shù)提供了理論依據(jù)。 （2）提出了新型的基于多模干涉的MSM結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器。與之前SMF-MMF-SMF（簡稱SMS）結(jié)構(gòu)的光纖溫度傳感器不同，該新型傳感器利用了單模光纖纖芯模和包層模之間的干涉作為基礎(chǔ)。由于不同材料、不同模式之間的有效熱光系數(shù)有所差別，新型MSM結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器將傳感器的靈敏度提高了將近6