保偏光纤干涉结构的制备及其扭转传感特性研究

发布时间：2024-05-19 01:46

　　扭转是物体结构监测最重要的机械参数之一,对许多工程应用有重要的参考指导意义。近年来各种类型的扭转传感器在大到如桥梁、隧道、大坝等大型建筑物的健康监测,小到如机器人关节结构感应、生物医学微创检测等领域得到了广泛应用。与传统的电磁和电子扭转传感器相比,基于光纤的扭转传感器由于体积小、易于集成、抗电磁干扰和灵敏度高等优点,已经逐渐成为新的研究热点。本文提出并制备了一种基于保偏光纤的高灵敏度扭转传感结构,对其扭转传感性能进行理论和实验研究。理论分析并数值模拟了扭转传感结构的透射光谱随单模光纤和保偏光纤扭转角度的变化关系。对不同长度保偏光纤的干涉结构,分别扭转传感结构中的单模光纤和保偏光纤,测量不同光纤部位的扭转传感灵敏度。主要的工作内容如下:用矩阵光学的理论分析了偏振光在保偏光纤干涉结构中的传输特性,推导出扭转单模光纤和扭转保偏光纤时的透射光强琼斯矩阵表达式。数值仿真模拟了相应的透射光谱以及透射光谱随单模光纤和保偏光纤扭转角度的变化规律。改变接入保偏光纤的长度参数,数值模拟得到不同长度保偏光纤的干涉结构的扭转传感灵敏度与保偏光纤的长度无关。搭建了光纤扭转传感平台,制备了基于保偏光纤的干涉型扭转...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-4-这种光栅具有明显的偏振模依赖性。文章主要研究了81°倾角的TFBG独特的偏振特性，实现了一种基于倾斜光纤布拉格光栅的光纤扭转传感器，该传感器的扭转灵敏度14.3w/(rad/m)。图1-1倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）示意图(a)不同倾角条件下....

图1-2沿马赫-曾德尔干涉（MZI）的折射率调制示意图[34]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-4-这种光栅具有明显的偏振模依赖性。文章主要研究了81°倾角的TFBG独特的偏振特性，实现了一种基于倾斜光纤布拉格光栅的光纤扭转传感器，该传感器的扭转灵敏度14.3w/(rad/m)。图1-1倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）示意图(a)不同倾角条件下....

图1-3光纤光栅扭转传感器原理图错误!未找到引用源

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-4-这种光栅具有明显的偏振模依赖性。文章主要研究了81°倾角的TFBG独特的偏振特性，实现了一种基于倾斜光纤布拉格光栅的光纤扭转传感器，该传感器的扭转灵敏度14.3w/(rad/m)。图1-1倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）示意图(a)不同倾角条件下....

图1-4镀金倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）折射率微扰模式和光传输的侧视图[36]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-5-镀金倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）扭转传感结构，结构如图1-4所示。利用镀金倾斜光纤布拉格光栅的偏振特性和包层模（金表面的倏逝波）研究了表面等离激元共振信号随倾斜光纤布拉格光栅扭转的响应关系，得到了2.12dbm/rad的传感灵敏度。图1-4镀....

本文编号：3977456