聚二甲基硅氧烷包裹去芯侧边抛磨光纤的温度传感特性研究

发布时间：2020-05-28 00:25

【摘要】：光纤温度传感器具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、可远程传感等优点,被广泛应用到生物医学检测、化学检测、环境监测以及食品安全检测等领域。可通过在光纤折射率传感器上添加温度敏感介质的方式来提高温度的测量灵敏度,这种传感器由于具有制作简单、成本低、性能较稳定等优点,近年来被广泛研究和报道。本文提出运用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)作为温度敏感介质,将之包裹新型光纤结构——去芯侧边抛磨光纤(coreless side-polished fiber,CSPF)制成温度传感器。利用Rsoft仿真软件的光束传播法(BPM)对传感器进行了模拟仿真,分析了CSPF的平坦区长度、过渡区长度、剩余厚度以及参考波长对温度检测灵敏度的影响。模拟结果说明CSPF的平坦区长度和过渡区长度对温度灵敏度无显著影响。同时,模拟仿真得出CSPF的剩余厚度和参考波长对传感器温度灵敏度有显著影响,进一步的实验也表明CSPF的剩余厚度越小、参考波长越长传感器温度灵敏度越高。最终结果表明,在30~85℃温度范围内,剩余厚度(RT)为43.26μm的PDMS包裹的CSPF的温度灵敏度可达到-0.4409 nm/℃,线性相关度为0.9974。灵敏度相对偏差(RSD)为±0.068%,说明传感器具有极好的重复性;标准偏差(RD)为0.141 nm,说明传感器具有长时间稳定性。由此可以得出结论,PDMS包裹的CSPF的温度传感器具有极好的综合性能。
【图文】：

测灵敏度高等优点，并进一步提出该传感器可通过与其他材料结合光纤传感器件，实现温度等物理参量的测量。涉型光纤温度传感器传感技术的发展，光纤温度传感器近年来成为研究热点。相对于其器，如：布拉格光栅[32]、表面等离子共振[33]、微弯损耗[34]等，基于ode interference, MMI）的多模干涉型光纤温度传感器结构较为简单较高的温度分辨率、动态响应宽等优点，近年来被广泛研究。多模器的工作原理是多模干涉效应和自镜像效应(Self-Imaging Effect)。光在多模波导中传播时，入射场的分布会周期性地以一个或多个实Denis Donlagic 等人首次提出了 SMS 的结构，通过将一段多模光纤该光纤结构，提出了将 SMS 结构运用于传感领域的理念，，并将其-多模-单模光纤微弯传感器结构示意图如图 1-1 所示。

暨南大学硕士学位论文opagation Method, BPM)和自镜像效应来设计多模光纤的长度，使得多模能量能耦合到导出-单模光纤中，对应于透射光谱中干涉峰的位置，并中干涉峰的中心波长变化来测量环境折射率的变化，这是 SMS 光纤结应用的一次突破[37]。SMS 结构的折射率传感器结构示意图如图 1-2 所示导的光场演化如图 1-3 所示。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253;TP212

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