温度补偿型光纤干涉结构的制备及应变传感特性研究

发布时间：2021-01-27 19:24

　　近年来,法布里-珀罗干涉型传感结构由于体积小、抗电磁干扰等优势,在应变传感领域受到广泛的关注。然而,基于法布里-珀罗干涉的应变传感结构灵敏度较低,并且当其应用于实际测量时,环境温度通常变化较大,由于光纤传感结构对温度的响应,导致其对应变测量精度的下降,因此,在实际应用中,尤其是在精确测量微应变领域,设计并制备一种传感性能优良的传感结构具有非常重要的意义。本文提出一种温度补偿型光纤内超长悬锥干涉应变传感结构。理论上推导了此传感结构应变灵敏度与空芯光纤长度和光纤锥长度的关系,通过同时增加空芯光纤长度和光纤锥的长度,可以增加传感结构的应变灵敏度。对空芯光纤和光纤锥的热膨胀分别进行模拟,得出使光纤内超长悬锥干涉应变传感结构实现零温度串扰的匹配方程,此方程与空芯光纤和光纤锥的长度和形状有关。设空芯光纤内径为50μm、外径为125μm、光纤锥直径为40μm,空芯光纤长度为1000μm,当满足匹配方程时,理论计算出光纤锥的长度为993.8μm。实验上搭建了光纤拉锥平台并结合光纤精准切割平台,实现对光纤锥和空芯光纤长度的精确控制。制备出了应变增敏的光纤内超长悬锥干涉结构,其空芯光纤长度和光纤锥长度达到... 

【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】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光子晶体周期凹槽结构

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文年，印度理工学院的 Pathi Munendhar 等人，利用化学腐的包层腐蚀波浪状结构，如图 1-2 a) 和 b) 所示，分别纤光栅结构示意图和布拉格光栅腐蚀区域扫描电镜实物后的布拉格光纤光栅传感器的应变灵敏度达到了 8.84 p过的布拉格光纤光栅，其应变灵敏度为 0.84 pm/ ε，此了一个数量级。

图 1-2 腐蚀的波浪布拉格光栅a） 波浪结构的布拉格光纤光栅结构示意图b） 布拉格光栅腐蚀区域扫描电镜实物图[29]年，浙江大学的 Fuxing Gu 等人，利用微纳米压印技术，微光纤布拉格光栅上涂敷了一层聚合物。通过实验证明度达到了 2.5 pm/με。通过纳米压印技术涂敷聚合物薄图 1-3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Temperature-insensitive Mach-Zehnder interferometric strain sensor based on concatenating two waist-enlarged fiber tapers[J]. 徐峰,李灿,任东旭,卢璐,吕卫卫,冯飞,俞本立.  Chinese Optics Letters. 2012(07)
[2]光纤Bragg光栅流量传感器[J]. 胡玉瑞,唐源宏,李川.  传感技术学报. 2010(04)
[3]飞秒激光加工光子晶体光纤微型F-P传感器研究[J]. 饶云江,段德稳,杨晓辰,邓明,朱涛,程光华,李明.  光子学报. 2009(01)



本文编号：3003598