基于SNS結(jié)構(gòu)的光纖激光折射率傳感器的研究.pdf

1、折射率的測量在生物、化學(xué)、食品安全等眾多領(lǐng)域中至關(guān)重要?；诙嗄８缮嫘?yīng)的單?！獰o芯—單模(SNS)光纖結(jié)構(gòu)中，無芯光纖(NCF)使用環(huán)境介質(zhì)作為其包層，其傳輸特性易受環(huán)境折射率影響，因此該結(jié)構(gòu)適用于折射率的測量。光纖激光傳感器具有輸出信噪比高、線寬窄、抗電磁干擾等優(yōu)點，近年來被廣泛研究應(yīng)用于折射率的測量。本文研究基于SNS結(jié)構(gòu)的功率解調(diào)型光纖激光折射率傳感器，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)理論分析了SNS結(jié)構(gòu)的多模干涉原理及折射

2、率傳感特性?；赗soft軟件對SNS結(jié)構(gòu)進行了數(shù)值模擬。分析了NCF結(jié)構(gòu)參數(shù)及環(huán)境折射率對SNS結(jié)構(gòu)傳輸光場分布及透射譜的影響。
　　(2)提出并研究了基于SNS結(jié)構(gòu)形成的帶通濾波器邊緣濾波效應(yīng)的光纖激光折射率傳感器。該傳感器的傳感頭由FBG右級聯(lián)NCF構(gòu)成。由于SNS結(jié)構(gòu)形成的帶通濾波器的透射譜對環(huán)境折射率敏感，經(jīng)帶通濾波器邊緣濾波后，激光器的輸出功率受環(huán)境折射率調(diào)制。實驗實現(xiàn)了在1.3330-1.4076測量范圍內(nèi)，靈敏度為

3、113.73dB/RIU的折射率測量。
　　(3)提出并研究了基于反射式結(jié)構(gòu)的光纖激光折射率傳感器。將FBG左級聯(lián)NCF，使SNS結(jié)構(gòu)位于諧振腔內(nèi)，引入了折射率依賴的腔內(nèi)損耗，使得光纖激光器的輸出功率受環(huán)境折射率調(diào)制。由于在一個諧振周期內(nèi)，光兩次通過帶通濾波器，進而提高了折射率測量的靈敏度。在1.3330-1.4135的折射率范圍內(nèi)，激光傳感器輸出功率與環(huán)境折射率呈非線性關(guān)系。在1.3330-1.3687和1.3687-1.413