基于保偏光纤能够同时实现温度和应力测量的光纤及激光传感器研究

发布时间：2020-06-29 09:00

【摘要】：随着科技的不断发展,光纤传感器由于具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、动态范围大、体积小等一系列优点,被广泛应用到结构健康监测、环境监测、石油温度监测、边界安防、航空航天等领域中。模间干涉型光纤传感器仅需单根光纤便可实现不同模式光间的干涉,作为一种特殊结构的光纤传感器被广泛应用于各种环境参数的测量中。论文研究了一种基于保偏光纤模间干涉的光纤和激光传感器,主要内容如下:(1)设计了一种基于保偏光纤温度和应力双参数同时测量的模间干涉传感器。通过采用保偏光纤对轴及纤芯错位熔接方法,激发出保偏光纤的包层模,包层模和芯模在光纤泡熔接点处耦合并发生干涉。偏振分束器和光开关的联合使用,可方便的切换线偏振光的入射方向(快轴或慢轴),实现该传感器对不同参数同点同时测量的功能。通过对传感器温度和应力响应特性的研究与分析,线偏振光在保偏光纤快慢轴方向上入射时,可得该传感器对温度和应力的响应灵敏度分别为-1.25pm/με、0.429pm/με、79pm/℃和20pm/℃。在波长分辨率为.001nm的情况下,该传感器的温度和应力分辨率可达到0.285℃和10.0με。(2)设计了一种基于保偏光纤滤波器温度和应力双参数同时测量的光纤激光传感器。通过保偏光纤对轴、纤芯错位熔接和保偏光纤与单模光纤的纤芯错位熔接方法制作了一个保偏光纤滤波器,并把其放入环形腔激光器内,调节光开关,发现该激光器可激发出两种不同波长的激光。通过对该激光器的温度和应力传感特性进行研究与分析,可得当波长分辨率为0.01nm,测量温度在19-39℃内,该光纤激光器的温度和应力分辨率为0.53 ℃和49.6με;测量温度在39-69℃内,该光纤激光器的温度和应力分辨率为0.34℃和25.2με。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN253;TP212

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本文编号：2733686