基于微納光纖倏逝場的高靈敏傳感理論與應(yīng)用研究.pdf

1、微納光纖在實現(xiàn)傳統(tǒng)光波導(dǎo)功能外,具有小尺寸、低光學(xué)損耗、強光場約束、倏逝場傳輸、大波導(dǎo)色散、機(jī)械強度高且柔韌性強等特性,適用于各種功能化、微型化、高性能的光子學(xué)器件。微納光纖倏逝場增強的光學(xué)特性使其與周圍環(huán)境產(chǎn)生緊密的相互作用,可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的高靈敏光學(xué)傳感器。本論文主要針對復(fù)合材料固化成型過程中對材料折射率、溫度等參數(shù)的高精度監(jiān)測需求,以微納光纖為對象,研究基于微納光纖波導(dǎo)倏逝波及納米尺度微結(jié)構(gòu)的高靈敏光纖傳感器。
　　首先建立

2、了微納光纖波導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型,用數(shù)值計算方法分析討論了微納光波導(dǎo)的倏逝場增強機(jī)理。在工藝制備方面,搭建了微納光纖的制備平臺和微操作測試平臺,采用氫氧焰加熱拉伸法成功制備了具有良好直徑均勻度和較低傳輸損耗的微納光纖。
　　提出了基于單根微米光纖倏逝場的傳感器,包括單根微米光纖強度調(diào)制的折射率傳感器,基于微米光纖馬赫-曾德干涉結(jié)構(gòu)的相位調(diào)制型折射率傳感器和溫度傳感器,以及基于微米光纖截止波長的折射率傳感器,實現(xiàn)了高靈敏度的溫度和折射率傳感

3、實驗。
　　提出了基于微納光纖布拉格光柵的微結(jié)構(gòu)傳感器。使用OptiGrating軟件對微納光纖布拉格光柵的折射率傳感特性和溫度傳感特性進(jìn)行了模擬仿真分析。采用高熱光系數(shù)折射率匹配液作為傳感載體,提出了基于微納光纖布拉格光柵的溫度增敏傳感機(jī)理。
　　最后,提出了FBG-MNF-FBG串聯(lián)和雙Sagnac環(huán)形鏡兩種微型琺布里-珀羅干涉儀結(jié)構(gòu),分析討論了兩種MFPI結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性和傳感特性,研究了兩種MFPI結(jié)構(gòu)的制備工藝,并將