基于多模光纤模间干涉的传感与解调特性研究

发布时间：2020-03-05 08:30

【摘要】：模间干涉传感器不仅具有传统光纤传感器耐腐蚀、抗电磁干扰、成本低等特点,还具备制作简易、灵敏度高等优势,近年来受到研究者的广泛关注进而迅猛发展。模间干涉传感器属于相位调制型的光纤传感器。本文介绍常见的相位调制型光纤传感器干涉原理,对全光纤马赫曾德型干涉原理进行详细阐述。通过多模干涉理论推导出干涉极小条件下波长的表达式,得到影响波谷位置的特征参量。通过理论分析建立了模间干涉传感器波长漂移量与温度的理论模型。本文利用模间干涉原理,设计了三种马赫曾德干涉型模间干涉传感器,即芯径失配-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器、凸锥-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器及芯径失配-错位-芯径失配型全光纤马赫曾德干涉传感器;利用有限差分光束传播法对传感器中传输的模式及内部各模式光场的分布进行数值分析;对影响透射波谷位置的结构特征参数:如多模光纤长度、单模光纤长度、光纤熔接错位量、凸锥区长度及束腰直径等进行优化,得到具有高对比度的干涉透射光谱;并对全光纤马赫曾德干涉结构的特征参数进行数值优化,得到高线性度的透射谱边带。通过光纤熔接机制备芯径失配-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器、凸锥-错位型全光纤马赫曾德干涉传感器及模间干涉型边带滤波器,搭建模间干涉型传感器的测温实验系统,对这两种传感器的温度特性进行实验研究。通过搭建边带滤波解调系统对滤波器的滤波解调特性进行实验验证,并提出用光谱数据计算边带滤波器透射光功率的方法以提高边带滤波的灵敏度。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

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本文编号：2584963