基于光纤偏振特性的Mach-Zenhder横向压力传感器研究

发布时间：2017-06-07 16:19

  本文关键词：基于光纤偏振特性的Mach-Zenhder横向压力传感器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究了基于光纤偏振特性的横向压力传感器,通过研究光纤的偏振特性,而设计出不同光纤传感结构的横向压力传感器。主要内容包括:1、介绍了光纤传感器的研究背景,对光纤横向压力传感器的研究现状依照调制方式不同而进行了分类阐述。对单模光纤以及保偏光纤(PMF)的偏振特性及特性参数进行了具体的分析。PMF由于正交轴上的折射率值差别较大而具有偏振保持能力。光纤横向压力会使光纤中的两偏振光在不同偏振态之间发生能量耦合,从而影响在PMF包层中传播光的光强。2、提出了一种内嵌式Mach-Zehnder横向压力传感器,主要是基于保偏光纤(PMF)偏振特性和纤芯错位熔接结构。在两段单模光纤中间通过熔接机错位熔接一段长度为1.3cm的PMF构成光纤Mach-Zehnder干涉结构。实验中,随着施加在PMF上的横向压力从0.196 N/mm增加到0.588N/mm,PMF中的两个正交偏振态能量发生耦合,从而实现了横向压力的传感。在该横向压力的变化范围内。横向压力传感器在快轴和慢轴上的灵敏度分别为12.85 d B/(N/mm)和30.69 d B/(N/mm)。3、提出了一种由长周期光纤光栅(LPG)和蝶形锥(Bowknot-type-taper:BTT)构成的光纤Mach-Zehnder横向压力传感装置。该干涉结构是在LPG和一段单模光纤中间熔接成一蝶形锥而构成。当作用在长周期光纤光栅上的横向压力从0变化到1.225 N/mm,光纤传感器在不同的横向压力作用下呈现出-10.476 d B/(N/mm)的灵敏度。4、提出了一种强度解调的高灵敏度光纤Mach-Zehnder横向压力传感装置。该传感结构由在一段PMF的两端分别和单模光纤熔接成蝶形锥和纤芯错位结构而形成。当作用在PMF上的横向压力从0.25 N/mm变化到0.85 N/mm,该横向压力传感器对应波长1485nm和1545nm在快轴和慢轴上的灵敏度分别为104.515 d B(N/mm)和-102.936 d B(N/mm)。
【关键词】：光纤横向压力传感 保偏光纤 长周期光纤光栅 蝶形锥
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-27
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 光纤横向压力传感器的研究现状14-22
• 1.2.1 强度调制型光纤横向压力传感器14-18
• 1.2.2 相位调制型光纤横向压力传感器18-20
• 1.2.3 偏振调制型光纤横向压力传感器20-21
• 1.2.4 波长调制型光纤横向压力传感器21-22
• 1.3 光纤Mach-Zehnder干涉仪研究现状22-25
• 1.3.1 传统全光纤Mach-Zehnder干涉仪22-23
• 1.3.2 内嵌式光纤Mach-Zehnder干涉仪23-25
• 1.4 本文的主要研究内容25-27
• 2 光纤的偏振特性27-34
• 2.1 单模光纤27-29
• 2.2 保偏光纤29-33
• 2.2.1 保偏光纤的偏振特性30-31
• 2.2.2 保偏光纤偏振特性的相关参数31-32
• 2.2.3 保偏光纤快轴和慢轴理论分析32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 基于纤芯错位的马赫曾德干涉光纤横向压力传感器研究34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 干涉仪的制作34-38
• 3.2.1 光纤传感探头的制作35-38
• 3.3 传感器的工作原理38-41
• 3.4 实验结果分析41-42
• 3.5 本章总结42-43
• 4 基于长周期光纤光栅和蝶形锥的横向压力传感器43-51
• 4.1 引言43-44
• 4.2 实验装置及传感器结构44-46
• 4.3 传感原理46-48
• 4.4 传感器实验结果分析48-50
• 4.5 本章总结50-51
• 5 基于蝶形锥和PMF的马赫增德尔干涉仪的构建和实验结果分析51-57
• 5.1 引言51
• 5.2 实验结构和实验装置51-54
• 5.3 实验原理及结果分析54-56
• 5.4 结论56-57
• 6 总结和展望57-59
• 6.1 总结57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 作者简历63

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