基于D型微腔结构的三包层石英基特种光纤传感器的研究

发布时间：2023-04-18 23:46

　　光纤微腔结构具有体积小、易制备、易集成等诸多优点,且与光波导、光调制器等光通信元件的集成,可大大降低其集成器件尺寸。因此,光纤微腔结构的制备与特性成为近年来光纤传感器方向的研究热点。目前,特种光纤由于自身独特结构与固有特性得到了人们广泛的关注,因此深入研究特种光纤结合微腔结构所制备的新型传感器具有重要意义。本文在分析总结不同微腔结构传感器国内外研究现状的基础上,提出基于三包层石英基特种光纤(TCQSF)制备不同尺寸的微腔结构传感器,并研究其温度、折射率、压力传感特性,具体内容包括:首先,介绍了TCQSF-D型微腔结构传感器的工作原理,同时对其传输模式、传输谱线与傅里叶频谱进行详细的分析与研究;其次,介绍了TCQSF-D型微腔结构传感器的制备方法,详细分析了单模光纤与TCQSF熔接过程中熔接强度、熔接时间与推进量等参数的设置,实现不同大小微腔结构传感器的制备;然后,研究了基于TCQSF-D型微腔结构传感器的温度与折射率特性,并理论分析了各温度下传感器的传输谱线与灵敏度,搭建实验系统,建立了不同温度、折射率与波长漂移的关系;最后,研究了TCQSF-D型微腔结构传感器的侧向和轴向应变传感特性...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 光纤微腔结构传感器国内外研究现状
        1.2.1 化学腐蚀
        1.2.2 飞秒激光微加工技术
        1.2.3 电弧放电热加工技术
        1.2.4 熔接特种光纤
    1.3 课题来源
    1.4 论文内容及章节安排
第2章 TCQSF-D型微腔结构传感器原理
    2.1 引言
    2.2 TCQSF的结构参数
    2.3 模式干涉原理
    2.4 光波导模式耦合理论
        2.4.1 两层光波导结构模场分布理论分析
        2.4.2 多层光波导结构模场分布理论分析
    2.5 微腔结构传感器传输理论
        2.5.1 TCQSF传输模式
        2.5.2 TCQSF传输谱线与频谱分析
        2.5.3 耦合模理论模型
    2.6 本章小结
第3章 传感器的制备
    3.1 引言
    3.2 制备方法与步骤
    3.3 微腔结构的热熔图像分析
    3.4 D型微腔结构传感器传输光谱
    3.5 本章小结
第4章 温度与折射率传感特性实验
    4.1 引言
    4.2 温度传感特性分析
        4.2.1 热光效应对TCQSF各包层折射率的影响
        4.2.2 热膨胀效应对TCQSF各包层尺寸大小的影响
        4.2.3 温度传感特性的仿真
    4.3温度传感实验
    4.4折射率传感实验
    4.5 本章小结
第5章 应力传感特性实验
    5.1 引言
    5.2侧向压力传感实验
        5.2.1 侧向应力原理分析
        5.2.2 侧向应力实验结果
    5.3轴向压力传感实验
        5.3.1 轴向应力原理分析
        5.3.2 轴向压力传感实验结果
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3793281