基于扭曲微结构的模式干涉光纤传感技术研究

发布时间：2024-11-06 19:58

　　近年来,以光纤光栅等为代表的成熟的光栅型光纤传感器已经广泛应用于各个行业,例如地质监测、电力系统监测、临床医学监测、建筑结构监测、化学化工检测等,另一方面,人们也在致力于不断改进光纤传感器的结构,缩小传感器的体积,增强传感器的灵敏度,实现多参量同时测量,涌现出诸如模式干涉型传感器、微结构光纤传感器、光子晶体光纤传感器等新型光纤传感器。这些新型光纤传感器极大的丰富了光纤传感技术内涵,扩展了光纤传感器的应用领域。在光纤传感技术的诸多应用中,如何既提高测量灵敏度又能实现多参量测量,已成为目前光纤传感器的研究热点之一。本论文研究基于扭曲微结构的单模-多模-单模(SMS)模式干涉光纤传感技术,通过SMS模式干涉与扭曲微结构相结合,大幅度提高传统SMS模式干涉传感器的应变测量灵敏度以及应变/温度双参量测量的分辨率,并研究了光栅型微结构SMS模式干涉传感在低频振动测量中的应用,论文的主要工作成果如下所述:(1)对模式干涉型传感器进行深入的理论分析,特别是对SMS模式干涉型传感器进行了理论分析和模拟仿真,探讨了其自镜像效应、光场分布、自镜像点的位置影响因素等,并与扭曲微结构SMS模式干涉传感的仿真结果进...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 模式干涉型光纤传感器的研究现状
    1.3 光栅型光纤传感器的种类和研究现状
    1.4 本论文的内容和结构
2 模式干涉型光纤传感器理论分析
    2.1 光纤的模式
    2.2 光纤模式干涉传感原理
    2.3 光纤传感器双参量测量原理
    2.4 本章小结
3 基于扭曲微结构的模式干涉型高灵敏应变传感器
    3.1 基于扭曲微结构SMS型光纤应变传感器原理分析
    3.2 扭曲SMS结构模式干涉传感器的制备工艺
    3.3 扭曲SMS结构应变传感实验研究
    3.4 本章小结
4 基于扭曲微结构模式干涉的双参量传感
    4.1 基于多模光纤单扭曲SMS结构的模式干涉双参量传感原理
    4.2 基于多模光纤单扭曲SMS结构的双参量传感器制备和实验研究
    4.3 基于单模光纤双扭曲MZ结构的双参量传感器的制备和原理
    4.4 基于单模光纤双扭曲MZ结构双参量测量实验研究
    4.5 本章小结
5 基于CO₂激光刻写光栅型SMS干涉结构低频振动传感
    5.1 CO₂激光刻写机理
    5.2 CO₂激光刻写光栅型SMS结构的制备工艺
    5.3 振动测量平台的设计和搭建
    5.4 CO₂激光刻写光栅型SMS结构低频振动实验研究
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间获批和申请专利



本文编号：4011523