双空芯光纤的传感特性研究

发布时间：2021-05-08 09:27

　　光纤传感器由于抗电磁干扰、空间小、精度高等诸多优点,在国防军事、石油化工、人工智能等许多领域应用广泛。内部有空气孔的特种光纤,比如光子晶体光纤、空芯光纤等,在制成特殊结构的传感器时可以实现新特性,从而改善传感器的性能。双空芯光纤是由石英包层及两个对称的空气孔构成,光从单模光纤直接进入双空芯光纤的包层,将激发出多阶模式,在出射端形成多模干涉效应,从而能够实现折射率、温度及曲率等的传感,在很多领域都具有应用价值。本论文对于双空芯光纤的传感特性进行了理论和实验研究,主要工作如下:首先,阐述了光纤中光波传输的基本理论和分析方法,通过仿真给出双空芯光纤内部的模场;设计了双空芯光纤与单模光纤连接的传感器结构,仿真分析双空芯光纤中以及与单模光纤连接处的光场传输情况,并对宽带透射谱进行分析。之后,开展了基于双空芯光纤传感器的折射率传感的仿真与实验工作。设计了三个具有不同长度双空芯光纤的传感器,分别进行折射率传感的仿真分析和实验测量,并进行传感性能对比。实验结果表明,该双空芯光纤的传感器具有很高的折射率传感灵敏度,在折射率区间为1.43-1.445内最高可达到1351 nm/RIU,在低折射率区间表现出... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 光纤传感器概述
    1.3 基于多模干涉的光纤折射率传感器研究现状
        1.3.1 光纤光栅传感器
        1.3.2 多模光纤传感器
        1.3.3 单模光纤传感器
    1.4 空气孔规则分布的光纤传感器研究现状
        1.4.1 光子晶体光纤传感器
        1.4.2 空芯光纤传感器
        1.4.3 双空气孔光纤传感器
    1.5 本论文主要研究内容
第二章 光纤中光波传输原理
    2.1 光纤基本结构
    2.2 光波传输基本原理
        2.2.1 几何光学分析法
        2.2.2 波动光学分析法
    2.3 双空芯光纤的模场
    2.4 本章小结
第三章 双空芯光纤传感器仿真研究
    3.1 传感器结构
    3.2 传感器中传输的光场
    3.3 透射光谱仿真分析
    3.4 本章小结
第四章 双空芯光纤折射率传感仿真与实验研究
    4.1 折射率传感实验系统
    4.2 折射率传感仿真和实验
    4.3 宽带光谱的折射率传感实验
    4.4 本章小结
第五章 双空芯光纤温度与曲率传感研究
    5.1 温度传感仿真与实验
    5.2 曲率传感实验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]基于空芯光纤的微结构马赫—增德尔（MZ）干涉仪研究[D]. 闫小军.北京交通大学 2016



本文编号：3175090