基于光子晶体光纤的双锥形马赫-增德尔干涉仪及其传感特性研究
发布时间：2021-03-15 15:07
随着社会的发展和科技的进步,基于马赫-曾德尔干涉（Mach-Zehnder Interference,MZI）的光纤传感器在许多领域发挥了巨大的作用,例如军事、国防、航天航空等。由于其具有结构小巧、耐腐蚀、抗电磁干扰、电绝缘、灵敏度高等优点,能够取代人工在许多特殊的场合完成任务,已经成为研究人员的热点。光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）是一种新型的特种光纤,具有异于普通光纤的组成结构和许多优异的特性,在纳米光子学领域受到了广泛的关注,相比于一些传统的物理传感器,将光子晶体光纤拉锥后可以改变光纤的内部组成结构以及传感特性,在光纤传感中表现出更好的特性并提高其灵敏度。因此,本文设计了一种基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪并将仿真与实验相结合研究其传感特性。具体研究内容如下:本文设计了一种基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪,是一种将一段光子晶体光纤两端熔接于两段标准单模光纤中间,并分别对两处熔接点进行拉锥后制成的光纤传感器。利用FDTD Solutions光学仿真软件对传感器进行物理结构仿真建模,研究了拉锥区域的锥径、长度以及光子晶体光纤长度...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本论文的研究背景和意义
1.2 光子晶体光纤传感器的国内外研究现状
1.3 主要工作内容
第二章 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔传感器的理论研究
2.1 光子晶体光纤的概述及应用
2.1.1 光子晶体光纤的概述
2.1.2 光子晶体光纤的应用
2.2 马赫-曾德尔干涉仪的传感原理
2.3 本章小结
第三章 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的设计
3.1 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的结构及传输光路
3.1.1 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔干涉仪的结构
3.1.2 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔干涉仪的传输光路
3.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪结构的参数设置
3.2.1 锥区直径的选择
3.2.2 锥区长度的选择
3.2.3 光子晶体光纤长度的选择
3.3 本章小结
第四章 基于FDTD的马赫-曾德尔传感器的仿真研究
4.1 FDTD Solutions光学仿真软件
4.1.1 时域有限差分法（FDTD）简介
4.1.2 FDTD Solutions仿真流程
4.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的仿真
4.3 传感器折射率传感特性仿真研究
4.4 传感器温度传感特性仿真研究
4.5 本章小结
第五章 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的制作与测试
5.1 光纤熔接方法与拉锥技术的介绍
5.1.1 单模光纤与光子晶体光纤的熔接方法
5.1.2 光纤拉锥的方法
5.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的制作
5.3 传感特性实验测试系统
5.3.1 实验测试系统
5.3.2 实验主要装置简介
5.4 传感特性实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文的总结
6.2 后期的工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究[J]. 周康鹏,董明利,郝群,祝连庆. 计测技术. 2019(04)
[2]空芯光子晶体光纤熔接技术研究[J]. 李晓倩,高寿飞,汪滢莹,王璞. 导航定位与授时. 2017(06)
[3]新型高灵敏度微纳光纤应变传感器[J]. 夏亮,邢增善,余健辉,卢惠辉,关贺元,钟永春,陈哲. 光电工程. 2017(11)
[4]光纤传感器及其应用[J]. 彭利标,田野,李冰玉,王奉良. 电子设计工程. 2014(21)
[5]微结构光纤光栅的制作及应用(英文)[J]. 王义平,廖常锐,周江涛,刘颖洁,李正勇,钟晓勇. 深圳大学学报(理工版). 2013(01)
[6]光子晶体光纤F-P干涉式高温传感器研究[J]. 许来才,邓明,朱涛,饶云江. 光电工程. 2012(02)
[7]光纤传感技术及其军事应用[J]. 林之华,李朝锋,刘甲春. 光通信技术. 2011(07)
[8]光纤传感技术在地震勘探中的应用研究[J]. 邵敏,乔学光,傅海威,罗小东,刘钦朋. 地球物理学进展. 2011(01)
[9]基于金纳米层的微结构光纤表面等离子体共振传感器[J]. 郑龙,张霞,施雷,高静,马会芳,黄永清,任晓敏. 激光与光电子学进展. 2011(01)
[10]光纤传感器的分类及其应用原理[J]. 丁小平,王薇,付连春. 光谱学与光谱分析. 2006(06)
硕士论文
[1]光纤F-P型力、热传感器的研究[D]. 焦玉竹.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于多模光纤模间干涉的传感与解调特性研究[D]. 任乃奎.哈尔滨理工大学 2017
[3]新型高功率光纤隔离器的设计与实验[D]. 陈幸.西北大学 2010
[4]基于FDTD方法的超宽带电磁场数值模拟[D]. 柳碧澜.哈尔滨工业大学 2009
[5]FBG压力传感器波长差分解调系统的研究与实现[D]. 马艳梅.上海交通大学 2007
本文编号：3084385
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本论文的研究背景和意义
1.2 光子晶体光纤传感器的国内外研究现状
1.3 主要工作内容
第二章 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔传感器的理论研究
2.1 光子晶体光纤的概述及应用
2.1.1 光子晶体光纤的概述
2.1.2 光子晶体光纤的应用
2.2 马赫-曾德尔干涉仪的传感原理
2.3 本章小结
第三章 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的设计
3.1 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的结构及传输光路
3.1.1 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔干涉仪的结构
3.1.2 基于光子晶体光纤的马赫-曾德尔干涉仪的传输光路
3.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪结构的参数设置
3.2.1 锥区直径的选择
3.2.2 锥区长度的选择
3.2.3 光子晶体光纤长度的选择
3.3 本章小结
第四章 基于FDTD的马赫-曾德尔传感器的仿真研究
4.1 FDTD Solutions光学仿真软件
4.1.1 时域有限差分法（FDTD）简介
4.1.2 FDTD Solutions仿真流程
4.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的仿真
4.3 传感器折射率传感特性仿真研究
4.4 传感器温度传感特性仿真研究
4.5 本章小结
第五章 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的制作与测试
5.1 光纤熔接方法与拉锥技术的介绍
5.1.1 单模光纤与光子晶体光纤的熔接方法
5.1.2 光纤拉锥的方法
5.2 基于光子晶体光纤的双锥形马赫-曾德尔干涉仪的制作
5.3 传感特性实验测试系统
5.3.1 实验测试系统
5.3.2 实验主要装置简介
5.4 传感特性实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文的总结
6.2 后期的工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究[J]. 周康鹏,董明利,郝群,祝连庆. 计测技术. 2019(04)
[2]空芯光子晶体光纤熔接技术研究[J]. 李晓倩,高寿飞,汪滢莹,王璞. 导航定位与授时. 2017(06)
[3]新型高灵敏度微纳光纤应变传感器[J]. 夏亮,邢增善,余健辉,卢惠辉,关贺元,钟永春,陈哲. 光电工程. 2017(11)
[4]光纤传感器及其应用[J]. 彭利标,田野,李冰玉,王奉良. 电子设计工程. 2014(21)
[5]微结构光纤光栅的制作及应用(英文)[J]. 王义平,廖常锐,周江涛,刘颖洁,李正勇,钟晓勇. 深圳大学学报(理工版). 2013(01)
[6]光子晶体光纤F-P干涉式高温传感器研究[J]. 许来才,邓明,朱涛,饶云江. 光电工程. 2012(02)
[7]光纤传感技术及其军事应用[J]. 林之华,李朝锋,刘甲春. 光通信技术. 2011(07)
[8]光纤传感技术在地震勘探中的应用研究[J]. 邵敏,乔学光,傅海威,罗小东,刘钦朋. 地球物理学进展. 2011(01)
[9]基于金纳米层的微结构光纤表面等离子体共振传感器[J]. 郑龙,张霞,施雷,高静,马会芳,黄永清,任晓敏. 激光与光电子学进展. 2011(01)
[10]光纤传感器的分类及其应用原理[J]. 丁小平,王薇,付连春. 光谱学与光谱分析. 2006(06)
硕士论文
[1]光纤F-P型力、热传感器的研究[D]. 焦玉竹.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于多模光纤模间干涉的传感与解调特性研究[D]. 任乃奎.哈尔滨理工大学 2017
[3]新型高功率光纤隔离器的设计与实验[D]. 陈幸.西北大学 2010
[4]基于FDTD方法的超宽带电磁场数值模拟[D]. 柳碧澜.哈尔滨工业大学 2009
[5]FBG压力传感器波长差分解调系统的研究与实现[D]. 马艳梅.上海交通大学 2007
本文编号：3084385
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