飞秒激光直写技术制备全光纤微结构传感器
发布时间：2021-10-17 17:14
全光纤传感器因其紧凑性好、灵敏度高、无源、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、适用于高温高压易燃易爆等极端场合、集传输感测于一体、能遥测遥感、可移植性强、复用性好、与现有光纤通信系统兼容等优点,在建筑、能源、环境、医学等民用或工业领域,以及国防军事/航空航天国家安全等领域,都有着广泛的应用。近年来,新兴的飞秒激光微加工技术因其具备加工效率高、热影响效应小、加工精度高和能实现真正的三维结构微加工等优点,在全光纤微结构传感器的制作方面具有很大的应用前景。因此,对飞秒激光微加工直写技术制备微结构全光纤传感器件的研究不仅具有较高的科研价值,而且具有潜在重大的社会经济效益和国防安全意义。本论文利用飞秒激光微加工直写技术研制了一系列全光纤微结构传感器件,并分别开展了相应的理论分析、器件制备、性能表征以及传感应用等几方面的研究。本论文的主要创新性工作如下:（1）根据飞秒激光对透明介质折射率的调控机理,提出了利用飞秒激光直写技术在单模光纤的纤芯中引入一个折射率调制点（RIMD）的方法,从而制备出一种具有极简结构的低可见度的全光纤法布里-珀罗干涉仪（FPI）。应用该FPI进行液体折射率传感测量时,发现其折射率灵敏度...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球光纤传感器消费市场预测(单位：十亿美元)
图 1-2 光纤传感器的构成示意图光纤传感器技术的定义为：以光波为载体，光纤为媒介，感知和传输外界被测量信号的一门新型传感技术。光纤传感器系统的基本概念示意图如图 1-2 所示，主要包括光源、传输光纤、传感部件(可以是光纤，也可以是非光纤)、探测器和信号处理系统等。发射端(光源)经传输光纤传导至传感元件时，由于传感元件与被探测量相互作用，光的性质(强度、频率、波长、相位、偏振态等)可受被测量的调制，被调制后的光信号再经过传输光纤的传导至接收端(探测器和信号处理)被解调，从而提取被测量的信息。根据光纤传感器的类型及其工作原理可知，光纤传感器系统可以在两种不同的传输模式下运行━━透射模式或反射模式。与传统的电子电学传感器相比，光纤传感器具有以下独特的优势：(1) 紧凑轻便(2) 低功耗
图 1-3 光纤 FPI 光路结构示意图光纤 Fabry-Perot 干涉仪(FPI)通常由两个平行的反射镜面构成，镜面之间间隔定的距离，如图 1-3 所示。干涉产生的原因是前后两个反射镜面反射光信号之间的互作用。其基本工作原理为: 光源输出的光通过反射镜进入谐振腔，并被在反射镜内表面之间发生多次反射，相邻两次反射光存在相同的光程差，所有反射光在输出产生多光束干涉。1.3.2 光纤 Mach-Zehnder 干涉仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-temperature reflective sensor based on single fusion-splicing f iber taper without coating[J]. 于鹰宇,姜澜,李本业,王素梅,吴鸿宾. Chinese Optics Letters. 2012(12)
[2]High-temperature sensor using a Fabry-Perot interferometer based on solid-core photonic crystal fiber[J]. 张菁,孙浩,荣强周,马玥,梁磊,徐琴芳,赵佩,冯忠耀,忽满利,乔学光. Chinese Optics Letters. 2012(07)
[3]Temperature-independent refractive index measurement based on Fabry-Perot fiber tip sensor modulated by Fresnel reflection[J]. 马玥,乔学光,郭团,王若晖,张菁,翁银燕,荣强周,忽满利,冯忠耀. Chinese Optics Letters. 2012(05)
本文编号：3442129
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球光纤传感器消费市场预测(单位：十亿美元)
图 1-2 光纤传感器的构成示意图光纤传感器技术的定义为：以光波为载体，光纤为媒介，感知和传输外界被测量信号的一门新型传感技术。光纤传感器系统的基本概念示意图如图 1-2 所示，主要包括光源、传输光纤、传感部件(可以是光纤，也可以是非光纤)、探测器和信号处理系统等。发射端(光源)经传输光纤传导至传感元件时，由于传感元件与被探测量相互作用，光的性质(强度、频率、波长、相位、偏振态等)可受被测量的调制，被调制后的光信号再经过传输光纤的传导至接收端(探测器和信号处理)被解调，从而提取被测量的信息。根据光纤传感器的类型及其工作原理可知，光纤传感器系统可以在两种不同的传输模式下运行━━透射模式或反射模式。与传统的电子电学传感器相比，光纤传感器具有以下独特的优势：(1) 紧凑轻便(2) 低功耗
图 1-3 光纤 FPI 光路结构示意图光纤 Fabry-Perot 干涉仪(FPI)通常由两个平行的反射镜面构成，镜面之间间隔定的距离，如图 1-3 所示。干涉产生的原因是前后两个反射镜面反射光信号之间的互作用。其基本工作原理为: 光源输出的光通过反射镜进入谐振腔，并被在反射镜内表面之间发生多次反射，相邻两次反射光存在相同的光程差，所有反射光在输出产生多光束干涉。1.3.2 光纤 Mach-Zehnder 干涉仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-temperature reflective sensor based on single fusion-splicing f iber taper without coating[J]. 于鹰宇,姜澜,李本业,王素梅,吴鸿宾. Chinese Optics Letters. 2012(12)
[2]High-temperature sensor using a Fabry-Perot interferometer based on solid-core photonic crystal fiber[J]. 张菁,孙浩,荣强周,马玥,梁磊,徐琴芳,赵佩,冯忠耀,忽满利,乔学光. Chinese Optics Letters. 2012(07)
[3]Temperature-independent refractive index measurement based on Fabry-Perot fiber tip sensor modulated by Fresnel reflection[J]. 马玥,乔学光,郭团,王若晖,张菁,翁银燕,荣强周,忽满利,冯忠耀. Chinese Optics Letters. 2012(05)
本文编号：3442129
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