基于微空气腔的全光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作工艺及其应用研究
发布时间：2021-10-11 12:27
随着科学技术的不断进步,越来越多的领域开始使用光纤干涉仪,而且各领域对光纤干涉仪灵敏度和结构的要求越来越高。光纤马赫-增德尔干涉仪作为光纤干涉仪的重要分支,具备很多优点,尤其是基于微空气腔的全光纤马赫-增德尔干涉仪具有非常重要的研究价值和现实意义。因此本文对基于微空气腔的全光纤马赫-增德尔干涉仪的制作工艺进行了研究,具体内容如下:对光子晶体光纤在V型夹具内的受力进行分析,通过仿真数值分析得出SM-7型实芯光子晶体光纤在V型夹具内所能承载的最大线载荷为0.10N/μm。探究并分析了在光子晶体光纤和单模光纤低损耗熔接过程与形成空气腔的熔接过程中,熔接电流,加热时间和电极偏移量对光子晶体光纤空气孔畸变的影响,探究出光子晶体光纤和普通单模光纤熔接时最佳偏移量为49.25μm。接着分别分析了拉力,熔接电流,熔接时间和电极偏移量对光纤微空气腔形状的影响。通过FDTD仿真出不同形状的空气腔对应的透射谱,发现纺锤形微空气腔的透射谱具有明显的波峰和波谷,所以纺锤形微空气腔具有更好的研究意义。结合熔接参数对光子晶体光纤空气孔形状的影响和拉锥参数对微空气腔形状的影响,得到制作不同壁厚的纺锤形微空气腔所对应的...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤传感器基本工作原理
德尔干涉仪光纤马赫-增德尔干涉仪工作的基本原理是光源发出光波，光波以光纤为载体进行传播，在经过靠近光源的3dB耦合器之后，光波一分为二，其中一束光波传输进入传感臂并与外界待测特性参数产生作用，从而外界环境会影响到传感臂内光信号的一些特性；另外一束光波传输进入参考臂，参考臂内光信号的特性和参数保持不变，两束光波传输到靠近光检测器的3dB耦合器处相遇，就会发生干涉，干涉信号随之出现，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。光纤马赫-增德尔干涉仪的基本工作原理如图1.2所示。图1.2光纤马赫-增德尔干涉仪的基本工作原理1.2.2赛格纳特干涉仪赛格纳特干涉仪的基本工作原理是光源发出光波，光波经过光纤向前传输，由于耦合器的作用，光波一分为二，继续进行传输，其中一束光波在光纤环内沿着顺时针方向传输，另外一束光波在光纤环内沿着逆时针方向传输，两束光波会传输回至耦合器，并在此相遇，然后产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。赛格纳特干涉仪的基本原理如图1.3所示。
第一章绪论3图1.3赛格纳特干涉仪的基本工作原理1.2.3迈克尔逊光纤干涉仪迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理是光源发出的光波，光波经过光纤传播，传播至耦合器之后，光波一分为二，其中的一束光波会以参考臂为通道继续传输到不可移动的反射镜1镜面上，接着经过镜面反射作用按原路返回，且参考臂内光信号不会受到外部环境的干扰，光信号的特征参量保持不变；另外的一束光波则以传感臂为通道继续传输至可移动反射镜2的镜面上，接着经过镜面反射作用按原路返回，外界环境会使传感臂内光信号的特性参数发生改变，由于反射镜1和可移动反射镜2反射作用而原路返回的两束光波之间具有相位差，从而产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理如图1.4所示。图1.4迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理1.2.4光纤法布里-珀罗干涉仪光纤法布里-珀罗干涉仪的主要组成部分法布里-珀罗腔（F-P腔），F-P腔由两个反射面组成。光纤法布里-珀罗干涉仪的基本工作原理是光源发出光，光波以光纤为载体进行传播，接着传播进入耦合器，之后继续传播到达F-P腔的第一个反射面，该反射面将一部分光反射回去，剩余的部分透射经过第一个反射面，传播到达第二个反射面上，并被第二个反射面反射沿着原来的路线返回，分别因为F-P腔反射面1和反射面2反射而按原路返回的两束光波之间具有相位差，因而产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，从而获取待测目标的特性参数。光纤法布里-珀罗干涉仪的基本
【参考文献】：
期刊论文
[1]Temperature-insensitive refractive index sensor based on an optical fiber extrinsic Fabry–Perot interferometer processed by a femtosecond laser[J]. 刘鹏飞,姜澜,王素梅,曹志涛,王鹏. Chinese Optics Letters. 2016(02)
[2]基于CO2激光熔融塌陷的PCF Mach-Zehnder干涉仪折射率传感特性[J]. 付广伟,郭朋,付兴虎,毕卫红,高飞龙. 光电子.激光. 2014(09)
[3]利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥[J]. 奚小明,孙桂林,陈子伦,侯静. 红外与激光工程. 2012(06)
[4]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)
[5]光纤传感器[J]. 苏赐民. 科技资讯. 2010(17)
[6]光子晶体光纤熔接过程中的空气孔力学特性[J]. 付广伟,毕卫红,金娃. 中国激光. 2009(11)
[7]光子晶体光纤熔接热源偏移量的研究[J]. 毕卫红,金娃,付广伟. 燕山大学学报. 2009(03)
[8]光子晶体光纤在熔接夹具中的受力分析[J]. 毕卫红,麻硕,付广伟,吴国庆. 光学技术. 2008(02)
[9]光纤传感器及其在安全监测系统中的应用[J]. 张勇东,祁耀斌,陈逢春. 电光与控制. 2004(04)
博士论文
[1]基于光纤微腔的新型结构传感器的应用研究[D]. 吴胜楠.浙江大学 2018
硕士论文
[1]基于双芯光纤的双锥角MZI型传感器的研究[D]. 呼媛媛.北京交通大学 2019
[2]基于马赫—曾德尔干涉的超紧凑光纤应变传感器研究[D]. 沈娟.南京信息工程大学 2019
[3]基于全单模和全熊猫光纤马赫-增德尔干涉仪传感器研究[D]. 雷成秀.吉林大学 2019
[4]基于细径光纤的马赫-增德尔干涉型传感器研究[D]. 宋晓宁.厦门大学 2018
[5]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：3430507
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤传感器基本工作原理
德尔干涉仪光纤马赫-增德尔干涉仪工作的基本原理是光源发出光波，光波以光纤为载体进行传播，在经过靠近光源的3dB耦合器之后，光波一分为二，其中一束光波传输进入传感臂并与外界待测特性参数产生作用，从而外界环境会影响到传感臂内光信号的一些特性；另外一束光波传输进入参考臂，参考臂内光信号的特性和参数保持不变，两束光波传输到靠近光检测器的3dB耦合器处相遇，就会发生干涉，干涉信号随之出现，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。光纤马赫-增德尔干涉仪的基本工作原理如图1.2所示。图1.2光纤马赫-增德尔干涉仪的基本工作原理1.2.2赛格纳特干涉仪赛格纳特干涉仪的基本工作原理是光源发出光波，光波经过光纤向前传输，由于耦合器的作用，光波一分为二，继续进行传输，其中一束光波在光纤环内沿着顺时针方向传输，另外一束光波在光纤环内沿着逆时针方向传输，两束光波会传输回至耦合器，并在此相遇，然后产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。赛格纳特干涉仪的基本原理如图1.3所示。
第一章绪论3图1.3赛格纳特干涉仪的基本工作原理1.2.3迈克尔逊光纤干涉仪迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理是光源发出的光波，光波经过光纤传播，传播至耦合器之后，光波一分为二，其中的一束光波会以参考臂为通道继续传输到不可移动的反射镜1镜面上，接着经过镜面反射作用按原路返回，且参考臂内光信号不会受到外部环境的干扰，光信号的特征参量保持不变；另外的一束光波则以传感臂为通道继续传输至可移动反射镜2的镜面上，接着经过镜面反射作用按原路返回，外界环境会使传感臂内光信号的特性参数发生改变，由于反射镜1和可移动反射镜2反射作用而原路返回的两束光波之间具有相位差，从而产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，最后获取待测目标的特性参数。迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理如图1.4所示。图1.4迈克尔逊光纤干涉仪的基本工作原理1.2.4光纤法布里-珀罗干涉仪光纤法布里-珀罗干涉仪的主要组成部分法布里-珀罗腔（F-P腔），F-P腔由两个反射面组成。光纤法布里-珀罗干涉仪的基本工作原理是光源发出光，光波以光纤为载体进行传播，接着传播进入耦合器，之后继续传播到达F-P腔的第一个反射面，该反射面将一部分光反射回去，剩余的部分透射经过第一个反射面，传播到达第二个反射面上，并被第二个反射面反射沿着原来的路线返回，分别因为F-P腔反射面1和反射面2反射而按原路返回的两束光波之间具有相位差，因而产生干涉，光检测器会检测到干涉信号，并由解调器进行解调，从而获取待测目标的特性参数。光纤法布里-珀罗干涉仪的基本
【参考文献】：
期刊论文
[1]Temperature-insensitive refractive index sensor based on an optical fiber extrinsic Fabry–Perot interferometer processed by a femtosecond laser[J]. 刘鹏飞,姜澜,王素梅,曹志涛,王鹏. Chinese Optics Letters. 2016(02)
[2]基于CO2激光熔融塌陷的PCF Mach-Zehnder干涉仪折射率传感特性[J]. 付广伟,郭朋,付兴虎,毕卫红,高飞龙. 光电子.激光. 2014(09)
[3]利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥[J]. 奚小明,孙桂林,陈子伦,侯静. 红外与激光工程. 2012(06)
[4]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)
[5]光纤传感器[J]. 苏赐民. 科技资讯. 2010(17)
[6]光子晶体光纤熔接过程中的空气孔力学特性[J]. 付广伟,毕卫红,金娃. 中国激光. 2009(11)
[7]光子晶体光纤熔接热源偏移量的研究[J]. 毕卫红,金娃,付广伟. 燕山大学学报. 2009(03)
[8]光子晶体光纤在熔接夹具中的受力分析[J]. 毕卫红,麻硕,付广伟,吴国庆. 光学技术. 2008(02)
[9]光纤传感器及其在安全监测系统中的应用[J]. 张勇东,祁耀斌,陈逢春. 电光与控制. 2004(04)
博士论文
[1]基于光纤微腔的新型结构传感器的应用研究[D]. 吴胜楠.浙江大学 2018
硕士论文
[1]基于双芯光纤的双锥角MZI型传感器的研究[D]. 呼媛媛.北京交通大学 2019
[2]基于马赫—曾德尔干涉的超紧凑光纤应变传感器研究[D]. 沈娟.南京信息工程大学 2019
[3]基于全单模和全熊猫光纤马赫-增德尔干涉仪传感器研究[D]. 雷成秀.吉林大学 2019
[4]基于细径光纤的马赫-增德尔干涉型传感器研究[D]. 宋晓宁.厦门大学 2018
[5]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：3430507
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