基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的光纖傳感特性研究.pdf

1、長期以來人們?yōu)閷崿F(xiàn)光纖傳感器的實用化做了不懈的努力，在拓寬光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和提高其測量靈敏度方面做了大量的研究，使各種光纖傳感技術(shù)得到了長足的發(fā)展。其中基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的光纖傳感備受國內(nèi)外學(xué)者重視。然而某些纖芯失配型的光纖傳感結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳感頭制作困難、傳感器的靈敏度較低，通過對其傳感結(jié)構(gòu)進行改進可以提高測量的靈敏度。本課題正是基于這一基本思路而展開的。
　　 本論文提出了一種利用薄芯光纖模態(tài)干涉技術(shù)實現(xiàn)曲率測量和對該

2、結(jié)構(gòu)改進后實現(xiàn)折射率測量的方法。該方法以薄芯光纖為核心器件，將薄芯光纖嵌入到普通單模光纖中，通過模態(tài)干涉技術(shù)實現(xiàn)對曲率和折射率的測量。本文的主要工作包括兩部分內(nèi)容:
　　 一、基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的微光纖曲率傳感器。實驗研究了0-3.2m-1范圍內(nèi)的曲率傳感，將傳感器的敏感部位固定在平移臺中間位置進行實驗，制成基于彎曲效應(yīng)的傳感器。同時，將參考光路也固定在和測量光路同一水平位置，用來消除環(huán)境對測量光路的影響。并驗證了不同長度

3、薄芯光纖對實驗結(jié)果的影響。重點闡述了纖芯失配結(jié)構(gòu)傳感原理和相關(guān)理論。實驗結(jié)果表明纖芯失配結(jié)構(gòu)傳感器在0-3.2m-1范圍內(nèi)具有很好的靈敏度，谷值對應(yīng)的波長變化與曲率呈良好的線性關(guān)系。
　　 二、基于纖芯失配模態(tài)干涉技術(shù)的微光纖折射率傳感器。研究了一種具有微結(jié)構(gòu)缺陷折射率傳感器，并對其折射率特性進行了分析測試。實驗時將傳感器的敏感部位固定在器皿中，然后用氫氟酸腐蝕其包層，同時通過顯微鏡觀察腐蝕包層的速率，根據(jù)實際需要選擇不同包層厚

4、度，并利用不同濃度的蔗糖溶液進行折射率傳感實驗。結(jié)果表明可以通過氫氟酸溶液腐蝕敏感部位的包層使其直徑減小的方法來提高對外界折射率傳感的靈敏度。腐蝕前后傳感器測量的靈敏度系數(shù)分別為142.295nm/R.I.U和182.328nm/R.I.U，線性擬合度分別為0.9855和0.9681，干涉峰波長隨外界折射率變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。
　　 上述傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、性能穩(wěn)定、分辨率高等特點，具有良好的發(fā)展前景與實際應(yīng)用價值。