光纤微结构传感器的制备及应用研究

作     者：周晓影 

作者单位：中国计量大学 

学位级别：硕士

导师姓名：康娟

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：光纤 微结构传感器 折射率测量 微位移测量 温度测量 曲率测量 同时测量 

摘      要：光纤微结构传感器在光纤传感领域引起了很大的研究兴趣,其具备许多的优点,例如结构小巧、易于制备、并且拥有高的电化学灵敏度,还可以实现多参数的测量,满足了物理、生物和化学等领域日益增多的参数测量要求。本论文的主要内容是制作新颖的光纤微结构传感器,并研究他们在各物理量传感中的应用前景。本课题的主要研究内容如下:1、叙述了光纤微结构传感器的发展背景和应用前景,对几种典型的微结构光纤传感器的制造,工作原理和应用价值进行简介。2、利用球型与S型结构熔接组成内联式M-Z光纤传感器,对该传感器的工作原理进行分析,通过软件仿真了该传感器纤芯和包层的模拟场分布并分析了透射光谱的空间频率特性,利用该传感器进行了折射率和温度实验。温度试验中,对其在20-80 C,145-245 C温度段进行重点研究。3、提出了一种在球型结构上刻写长周期光栅的传感结构,分析了其透射光谱图并与传统普通长周期光纤光栅的透射光谱图进行比较,重点分析了该传感器的工作原理。实验中,通过监控透射光谱的波长和强度的变化实现曲率参数的测量,实验结果表明该传感器有超高的曲率灵敏度,并可同时实现波长解调和强度解调。4、提出了一种在花生型结构上刻蚀长周期光栅的传感结构,选取两个波谷进行分析观察,分别进行微位移和曲率的实验,利用灵敏度矩阵,实现了温度微位移的同时测量,成功解决了温度微位移交叉干扰的问题。