基于光纖馬赫-增德爾干涉儀的濾波器及其傳感特性.pdf

1、本論文的主要內(nèi)容為基于多模光纖中模式干涉的全光纖馬赫-增德爾(Mach-Zehnder, MZI)對外界環(huán)境的響應(yīng)特性，著重研究了單模-多模-單模(Singlemode-Multimode-Single mode，SMS)及多模-單模-多模(Multimode-Singlemode-Multimode，MSM)光纖結(jié)構(gòu)的傳輸譜及其軸向應(yīng)力、溫度、折射率傳感特性，在此基礎(chǔ)之上，研制了基于普通多模光纖和無芯多模光纖制作SMS結(jié)構(gòu)的兩種光纖激

2、光傳感系統(tǒng)，實驗發(fā)現(xiàn)，其傳感特性遠好于普通的模式干涉的全光纖MZI傳感器。此外，論文還研究了基于雙通道MZI的光纖傳感系統(tǒng)。本論文的主要研究成果與創(chuàng)新點如下:
　　1.首次建立了光纖SMS結(jié)構(gòu)輸出單模光纖中包層模激發(fā)系數(shù)對多模光纖長度及波長的依賴關(guān)系，理論推導(dǎo)了輸出單模光纖中包層模式激發(fā)系數(shù)的數(shù)學(xué)表達式。對AFS50/125多模光纖而言，計算結(jié)果顯示其長度為～1.4mm時，SMS結(jié)構(gòu)輸出單模光纖的能量主要集中于纖芯模式和兩個相鄰的

3、包層模式中，從而MSM結(jié)構(gòu)可以在中間單模光纖長度較短的條件下輸出相對平整的梳狀譜。
　　2.提出并搭建了一種基于SMS結(jié)構(gòu)的環(huán)形腔光纖激光傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用SMS結(jié)構(gòu)傳輸譜的對外界敏感的特性及其帶通濾波特性，實現(xiàn)了單波長激光輸出，分別建立了不同激光傳感系統(tǒng)輸出中心波長與軸向應(yīng)力、溫度、及折射率的對應(yīng)關(guān)系。與普通的基于光纖SMS結(jié)構(gòu)傳感系統(tǒng)相比，該方案極大的提高了系統(tǒng)輸出光信噪比(＞40dB)及輸出光強度(～0dBm)、并減小了輸

4、出譜的3dB帶寬(＜0.05nm)，因而可以用于長距離傳感中。
　　3.提出并研制了基于保偏-多模-保偏光纖結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)傳感器，建立了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)角度與輸出光譜參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。與保偏-單模-保偏光纖結(jié)構(gòu)傳感相比，該傳感器可以同時從峰值波長及光強度兩個角度測量結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角度變化。
　　4.提出并實驗制作了單模光纖中包層模式與纖芯模式干涉的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，該結(jié)構(gòu)通過在MSM結(jié)構(gòu)中間熔接一段保偏光纖制作而成。建立了該結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)角度與輸出