高精度干涉型光纖傳感器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、干涉型光纖傳感器作為近年來(lái)光纖傳感領(lǐng)域中最重要的研究類型之一，相比普通光纖傳感器，具有極高的檢測(cè)靈敏度、超大的動(dòng)態(tài)范圍和超寬的頻率響應(yīng)范圍，因此受到極大關(guān)注。如今干涉型光纖傳感器已廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物、人體健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中。近年來(lái)，由于納米科技和集成工藝的發(fā)展，干涉型傳感器開(kāi)始往高精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和微小尺寸等方向發(fā)展。
　　本論文針對(duì)干涉型光纖傳感器的發(fā)展需要，結(jié)合光纖激光器、微納光纖和全光纖干涉結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，重

2、點(diǎn)研究了幾種新型的高靈敏光纖干涉?zhèn)鞲薪Y(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。其主要研究結(jié)果包括：
　　從耦合?；纠碚摮霭l(fā)研究了光纖布拉格光柵和光纖激光器的基礎(chǔ)理論，并在此基礎(chǔ)上成功實(shí)現(xiàn)了在有源摻鉺光纖中的光纖布拉格光柵寫(xiě)入，結(jié)合對(duì)線性腔摻鉺光纖激光器的理論分析和研究制作出了以光纖布拉格光柵為反射腔鏡的腔長(zhǎng)約13mm超短腔光纖分布布拉格反射（DBR）激光器，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和測(cè)試研究。
　　在理論分析和成功制作光纖DBR激光器的基礎(chǔ)

3、上，利用激光器的雙偏振干涉拍頻解調(diào)機(jī)理，并根據(jù)光纖雙折射對(duì)橫向壓力敏感的特性，模擬分析了橫向壓力對(duì)激光器輸出拍頻的具體影響并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)兩光纖諧振腔，驗(yàn)證了DBR光纖激光器應(yīng)用于準(zhǔn)分布式測(cè)量的可能性。然后，根據(jù)DBR激光器的橫向壓力響應(yīng)特性，提出并建立了以超短光纖諧振腔為傳感核心元件，結(jié)合光纖外部特殊封裝結(jié)構(gòu)的液位和人體健康參數(shù)的高精度傳感裝置，并進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。另外，根據(jù)光纖雙折射系數(shù)易受扭轉(zhuǎn)等因素影響的特點(diǎn)，

4、進(jìn)行了光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究。
　　系統(tǒng)研究了微納光纖的波導(dǎo)場(chǎng)方程、倏逝場(chǎng)特性以及其導(dǎo)模特別是高階模式與外界環(huán)境相互作用的機(jī)理；搭建了微納光纖制作平臺(tái)，并進(jìn)行了普通微納光纖的拉制工藝研究；提出了以微納光纖為傳感核心元件，結(jié)合馬赫澤-德光纖干涉結(jié)構(gòu)的新型折射率傳感器，該裝置不僅能實(shí)現(xiàn)線性測(cè)量，還大大提高了折射率測(cè)量靈敏度。結(jié)果顯示，當(dāng)測(cè)量光纖為2μm時(shí)，折射率測(cè)量靈敏度高達(dá)7159μm/RIU。
　　研究了全光纖在線干涉型傳感