熔锥型混合结构光纤耦合器传感特性的研究
发布时间：2022-01-15 21:54
随着光学的发展,光纤传感技术也在不断进步,通讯领域中光纤也占有核心地位,光纤传感技术因为利用光信号作为信息的载体,并且以光纤进行信号传输,所以安全性高。并且传输过程中是光信号所以抗电磁干扰能力强,如可以在易燃易爆的危险环境工作,并且可以实现远程测量等。传统的光纤耦合器是具有分光作用的器件,光纤耦合器是一种光无源器件,当然在检测和传感方面的研究也具有重要意义。首先,介绍了几种干涉型的光纤传感器,对光纤耦合器的发展、应用和分类情况进行了介绍,并且简单介绍了近几年中,对于光纤耦合器在各种物理参数的研究现状,如折射率、温度、气体浓度、磁场和电流等。其次,理论上分析了光纤耦合器的原理和耦合理论,关于光纤耦合器的三种制备方法进行了介绍。本文中采用熔锥法制作光纤耦合器,随后制备了2×2熔锥型光纤耦合器,对温度、轴向微应变和盐溶液浓度进行了传感特性的研究,研究结果表明,裸光纤（未附着任何增敏材料）的光纤耦合器,温度传感能力较差,几乎无法实现温度的传感。对轴向微应变和盐溶液浓度的传感特性进行了传感实验,实验结果得到2×2光纤耦合器的轴向微应变灵敏度达到0.0129nm/με,而盐溶液浓度的灵敏度为127...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
光纤Mach-Zenhder干涉仪原理图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-（2）光纤Michelson干涉仪光纤Mach-Zenhder干涉仪的原理如图1-2所示，同样利用的是双光束干涉原理，但与光纤Mach-Zenhder干涉仪不同的是，光纤Michelson干涉仪为反射式干涉仪。由光源发出的光，经过传输到达3dB耦合器，一束光分成两束，分别图1-2光纤Michelson干涉仪的原理图在传感臂和参考臂中传输。当传输的光到达测试端后，返回到3dB耦合器后再次相遇，再到达探测器由探测器接收。过程中，两束光同样实现了光束的一分为二，再合二为一的过程，因为传感臂的光束受外界环境调制的作用，使得两束光形成相位差，因此将获得的输出信号解调，即可推出外界环境的物理参数变化数值。因为测试的为反射光的相位差，所以对于反射端面的要求高，使得返回的光束尽可能多的原路返回，与此同时，会有反射光可能会回到光源处，也会对光源造成一定的影响，因此在这方面，透射式的Mach-Zenhder干涉仪更加具有优势，但传感臂长度距离一定时，因为Michelson干涉仪中光传输的路程是Mach-Zenhder干涉仪的两倍，所以这种情况下Michelson干涉仪的测量精度相对较高一些。（3）Fabry–Perot干涉仪Fabry–Perot干涉仪的原理图如图1-3所示，其主要是存在一个干涉腔，与前面两个干涉仪不同的是，Fabry–Perot干涉仪是多光束干涉，由光源发出的光经过图1-3Fabry–Perot干涉仪的原理示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-（2）光纤Michelson干涉仪光纤Mach-Zenhder干涉仪的原理如图1-2所示，同样利用的是双光束干涉原理，但与光纤Mach-Zenhder干涉仪不同的是，光纤Michelson干涉仪为反射式干涉仪。由光源发出的光，经过传输到达3dB耦合器，一束光分成两束，分别图1-2光纤Michelson干涉仪的原理图在传感臂和参考臂中传输。当传输的光到达测试端后，返回到3dB耦合器后再次相遇，再到达探测器由探测器接收。过程中，两束光同样实现了光束的一分为二，再合二为一的过程，因为传感臂的光束受外界环境调制的作用，使得两束光形成相位差，因此将获得的输出信号解调，即可推出外界环境的物理参数变化数值。因为测试的为反射光的相位差，所以对于反射端面的要求高，使得返回的光束尽可能多的原路返回，与此同时，会有反射光可能会回到光源处，也会对光源造成一定的影响，因此在这方面，透射式的Mach-Zenhder干涉仪更加具有优势，但传感臂长度距离一定时，因为Michelson干涉仪中光传输的路程是Mach-Zenhder干涉仪的两倍，所以这种情况下Michelson干涉仪的测量精度相对较高一些。（3）Fabry–Perot干涉仪Fabry–Perot干涉仪的原理图如图1-3所示，其主要是存在一个干涉腔，与前面两个干涉仪不同的是，Fabry–Perot干涉仪是多光束干涉，由光源发出的光经过图1-3Fabry–Perot干涉仪的原理示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]微纳光纤耦合器光致热引起的全光强度调控特性[J]. 于洋,卞强,张学亮,杨俊波. 中国激光. 2018(06)
[2]熔锥型光纤耦合器折射率传感特性研究[J]. 许爱雪,李燕,谢飞,李国玉,杨康,刘明生. 激光与红外. 2017(04)
[3]光纤耦合器的理论、设计及进展[J]. 林锦海,张伟刚. 物理学进展. 2010(01)
[4]基于熔锥光纤耦合器的溶液浓度传感器[J]. 史杰,陈振宜,庞拂飞,王廷云. 上海大学学报(自然科学版). 2008(06)
[5]光纤传感技术的发展及应用[J]. 张森,王臻,刘孟华,周琦. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(03)
[6]我国光纤传感技术现状和展望[J]. 廖延彪. 光电子技术与信息. 2003(05)
本文编号：3591387
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
光纤Mach-Zenhder干涉仪原理图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-（2）光纤Michelson干涉仪光纤Mach-Zenhder干涉仪的原理如图1-2所示，同样利用的是双光束干涉原理，但与光纤Mach-Zenhder干涉仪不同的是，光纤Michelson干涉仪为反射式干涉仪。由光源发出的光，经过传输到达3dB耦合器，一束光分成两束，分别图1-2光纤Michelson干涉仪的原理图在传感臂和参考臂中传输。当传输的光到达测试端后，返回到3dB耦合器后再次相遇，再到达探测器由探测器接收。过程中，两束光同样实现了光束的一分为二，再合二为一的过程，因为传感臂的光束受外界环境调制的作用，使得两束光形成相位差，因此将获得的输出信号解调，即可推出外界环境的物理参数变化数值。因为测试的为反射光的相位差，所以对于反射端面的要求高，使得返回的光束尽可能多的原路返回，与此同时，会有反射光可能会回到光源处，也会对光源造成一定的影响，因此在这方面，透射式的Mach-Zenhder干涉仪更加具有优势，但传感臂长度距离一定时，因为Michelson干涉仪中光传输的路程是Mach-Zenhder干涉仪的两倍，所以这种情况下Michelson干涉仪的测量精度相对较高一些。（3）Fabry–Perot干涉仪Fabry–Perot干涉仪的原理图如图1-3所示，其主要是存在一个干涉腔，与前面两个干涉仪不同的是，Fabry–Perot干涉仪是多光束干涉，由光源发出的光经过图1-3Fabry–Perot干涉仪的原理示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-（2）光纤Michelson干涉仪光纤Mach-Zenhder干涉仪的原理如图1-2所示，同样利用的是双光束干涉原理，但与光纤Mach-Zenhder干涉仪不同的是，光纤Michelson干涉仪为反射式干涉仪。由光源发出的光，经过传输到达3dB耦合器，一束光分成两束，分别图1-2光纤Michelson干涉仪的原理图在传感臂和参考臂中传输。当传输的光到达测试端后，返回到3dB耦合器后再次相遇，再到达探测器由探测器接收。过程中，两束光同样实现了光束的一分为二，再合二为一的过程，因为传感臂的光束受外界环境调制的作用，使得两束光形成相位差，因此将获得的输出信号解调，即可推出外界环境的物理参数变化数值。因为测试的为反射光的相位差，所以对于反射端面的要求高，使得返回的光束尽可能多的原路返回，与此同时，会有反射光可能会回到光源处，也会对光源造成一定的影响，因此在这方面，透射式的Mach-Zenhder干涉仪更加具有优势，但传感臂长度距离一定时，因为Michelson干涉仪中光传输的路程是Mach-Zenhder干涉仪的两倍，所以这种情况下Michelson干涉仪的测量精度相对较高一些。（3）Fabry–Perot干涉仪Fabry–Perot干涉仪的原理图如图1-3所示，其主要是存在一个干涉腔，与前面两个干涉仪不同的是，Fabry–Perot干涉仪是多光束干涉，由光源发出的光经过图1-3Fabry–Perot干涉仪的原理示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]微纳光纤耦合器光致热引起的全光强度调控特性[J]. 于洋,卞强,张学亮,杨俊波. 中国激光. 2018(06)
[2]熔锥型光纤耦合器折射率传感特性研究[J]. 许爱雪,李燕,谢飞,李国玉,杨康,刘明生. 激光与红外. 2017(04)
[3]光纤耦合器的理论、设计及进展[J]. 林锦海,张伟刚. 物理学进展. 2010(01)
[4]基于熔锥光纤耦合器的溶液浓度传感器[J]. 史杰,陈振宜,庞拂飞,王廷云. 上海大学学报(自然科学版). 2008(06)
[5]光纤传感技术的发展及应用[J]. 张森,王臻,刘孟华,周琦. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(03)
[6]我国光纤传感技术现状和展望[J]. 廖延彪. 光电子技术与信息. 2003(05)
本文编号：3591387
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