微纳加工技术下光纤传感器的研究

发布时间：2016-12-22 04:11

  本文关键词：微纳加工技术下光纤传感器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京理工大学》 2015年

微纳加工技术下光纤传感器的研究

高然  

【摘要】：自二十世纪六十年代华裔科学家高锟博士首次提出光纤这一波导介质以来，特别是二十世纪八九十年代，光纤技术得到了卓有成效的研究。科研人员在研究光纤的稳定性、传输性等特性的基础上，逐渐发现了光纤另一特性---传感性。光纤这一特性的研究促进了光纤传感领域的科研和发展，扩大了光纤传感的应用范围，使光纤传感在建筑检测、生物医疗、石油化工、国防安防等各个领域得到了充分的发展。随着科研及工业等领域逐渐向小型化发展的趋势，多种特殊领域对微纳光纤传感技术的应用需求日益受到人们的重视。例如在生物医疗检测中，人们希望能够在人体中植入生物传感器，从而实现在线式的实时人体健康检测。这种新型的结构化的需求不仅需要光纤具有较高的稳定性和耐久性，同时亦对光纤传感器的体积和结构提出了更高的要求。微纳型的光纤传感器通过激光加工制造技术可以实现多种功能，目前已成为传感领域的研究热点。尤其是二氧化碳激光器、飞秒激光器、等离子聚焦光束等一系列高精度加工技术的出现为微纳型的光纤传感器的发展打开了一扇大门。 多种特殊领域对微纳光纤传感技术的应用需求，为微纳光纤传感器的发展指明了前景，但也给其研制过程提出了一些新的问题。首先，由于微纳加工技术的局限，微纳光纤传感器的性能会受到端面平整度及镀膜反射率的影响，其研制方法还有待进一步研究。其次，当微纳光纤传感器与化学液体相结合时，由于物质形态的原因会使传感器光学原件增多、结构复杂，导致稳定性降低。再次，对于光栅型的微纳光线传感器，其长度往往受到温度的影响，因而这种类型的传感器精度较低，抗干扰性较差，应用性也受到很大限制。最后，飞秒激光光束对光纤结构的损伤较大，其加工的微纳光纤传感器在复杂环境中的稳定性和耐久性还都存在问题。 正是在这一背景下，本文利用多种激光微纳加工技术对光纤传感器进行了研究。主要包括： 1.对光纤表面微纳加工技术进行了研究，建立了光纤端面反射率与Fabry-Perot干涉理论的模型，较为精确的描述了两者之间的关系。在此基础上提出了折射率传感器、湿度传感器、磁场传感器以及色散测量法的设计方法； 2.对光纤填充微纳加工技术进行了研究，分析了光纤液体填充速度与施加压力之间的规律，，并设计出新型光纤填充设备。通过此技术研制了高性能的光子晶体光纤磁场传感器，其具有结构简单，灵敏度高，干扰性小等优点。 3.对光纤螺旋长周期光栅微纳加工技术进行了研究，提出了光纤相移型螺旋长周期光栅的制作方法，并建立了相移型螺旋长周期光栅的的理论模型。以此模型为基础验证了螺旋型光纤长周期光栅的扭矩传感特性和温度非敏感特性。 4.对飞秒激光器在光纤下的微纳加工技术进行了研究，归纳总结了单光子与多光子飞秒激光光束与聚合物的反应原理，并将飞秒激光器与光纤结合设计出多种结构稳定、性能稳定的光纤磁场传感器。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212
【目录】：

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1 王若琪;姚建铨;周睿;汪静丽;李敬辉;温午麒;陆颖;钟凯;文岐业;张怀武;;填充混合液体的光子晶体光纤温度传感研究[J];光电子.激光;2011年11期

2 张东平,占美琼,方明,贺洪波,邵建达,范正修;Influence of deposition rate on the properties of ZrO_2 thin films prepared in electron beam evaporation method[J];Chinese Optics Letters;2004年06期

3 施晓红,殷志东,曾新华,陈莉,贾华文;化学法镀银光纤的制造工艺研究[J];光纤与电缆及其应用技术;1998年06期

4 吴易明;李明;程光华;;飞秒激光制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器[J];光子学报;2010年04期

5 马玥;乔学光;郭团;王若晖;张菁;翁银燕;荣强周;忽满利;冯忠耀;;Temperature-independent refractive index measurement based on Fabry-Perot fiber tip sensor modulated by Fresnel reflection[J];Chinese Optics Letters;2012年05期

6 赵瑞峰;裴丽;李卓轩;宁提纲;范林勇;江微微;;Experimental research of temperature sensor based on twin-core fiber[J];Chinese Optics Letters;2011年06期

7 刘正春,贺全国,肖鹏峰,梁波,何农跃,陆祖宏;自组装化学镀银[J];化学学报;2002年04期

8 郭海祥;化学镀技术应用新进展[J];金属热处理;2001年01期

9 黄美发;程雄;刘惠芬;陈磊磊;;表面形貌评定方法对比分析[J];机械设计;2012年05期

10 冯辉英;康一;董燕;;表面粗糙度新旧标准差异及其贯彻使用的探讨[J];矿山机械;2010年16期

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1 郭锐;飞秒激光微纳加工系统及功能器件工艺研究[D];中国科学技术大学;2008年

2 李岩;飞秒激光微纳加工制备研究[D];吉林大学;2010年

3 白银冰;光纤微加工技术及器件应用研究[D];浙江大学;2013年

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1 金力成;金波;;金属薄膜的质量造成电阻器失效的分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年05期

2 孟影;金绍维;;La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3外延膜厚度引起的电阻率变化[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年03期

3 闫金良;低翘曲度ITO透明导电膜玻璃的工艺研究[J];半导体光电;2004年05期

4 陈蒲生,张昊,冯文修,刘剑,刘小阳,王锋;PECVD法低温形成SiO_xN_y介质膜的俄歇电子能谱和红外吸收光谱分析[J];半导体技术;2002年07期

5 成传品;唐明华;叶志;钟向丽;郑学军;周益春;;(Bi,Yb)_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的制备[J];半导体技术;2006年08期

6 李伟,李国新,焦清介,刘淑珍;真空蒸镀太安成膜机理分析[J];兵工学报;2001年03期

7 黄少强,邱文革,李生华;非金属材料表面化学镀银[J];北京工业大学学报;2005年01期

8 马黎君;射频反应溅射制备SnO_2薄膜机理研究[J];北京建筑工程学院学报;2003年01期

9 赵峰;反应溅射镀膜玻璃膜层均匀度的调整[J];玻璃;1995年06期

10 朱建强,姜英娜,宋晨路,韩高荣;玻璃基板上硅薄膜附着力的研究[J];玻璃;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 王东;路建军;齐宏进;;防水透湿织物上碳氟膜的纳米结构及均匀性的初步研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年

2 杨云志;冉均国;郑昌琼;;磁控溅射制备类金刚石膜生物材料的工艺与性能的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

3 曾武贤;谢泉;梁艳;张晋敏;肖清泉;杨吟野;任学勇;;不同溅射气压对β-FeSi_2形成的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（1）[C];2007年

4 朱效立;王伟;刘世炳;陈涛;左铁钏;;KrF激光刻蚀PMMA若干现象的分析[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

5 韩向宇;张祖伟;胡陈果;;管径对碳纳米管膜激活能的影响[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（一）[C];2005年

6 付光宗;杨丰帆;杨小红;廖克俊;刘高彬;;超薄铝膜的制备与透光率的研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（一）[C];2005年

7 王公正;李晓蒙;莫润阳;祁亚娟;张礼松;;电场作用下磁性凝胶的超声衰减检测研究[A];2013中国西部声学学术交流会论文集（下）[C];2013年

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1 游峰;面向微波应用的铊系高温超导薄膜研究[D];南开大学;2010年

2 汤如俊;小颗粒CoPt单层和双层垂直磁记录介质研究[D];电子科技大学;2010年

3 刘云燕;ZnO薄膜的表面形貌与应力特性研究[D];山东师范大学;2011年

4 刘一婷;基于酞菁铜的太阳能电池的研究[D];大连理工大学;2011年

5 李幼真;纳米Ta基阻挡层的制备及性能研究[D];中南大学;2011年

6 鲁永芳;金属钛膜中氢对氦行为作用和影响的研究[D];复旦大学;2011年

7 张丽;Fe基双相纳米复合材料的制备与高频性能的研究[D];电子科技大学;2011年

8 张磊;有机电致发光显示屏的制备及其漏电流研究[D];电子科技大学;2010年

9 杨田林;Zn_3N_2薄膜及AZO/Cu/AZO多层薄膜的制备与特性研究[D];天津大学;2010年

10 李法荟;镁铝尖晶石透明陶瓷性能及元件技术研究[D];清华大学;2010年

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1 赵缨慰;900nm～1100nm抗激光损伤高反射膜的研究[D];长春理工大学;2010年

2 陈庆友;稀土掺杂新型镀膜材料的研究[D];长春理工大学;2010年

3 王博;辐射桥面发射激光器工艺与测试[D];长春理工大学;2010年

4 位永平;非晶InSb探测器材料光电特性研究[D];长春理工大学;2010年

5 张瑞丽;太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究[D];浙江理工大学;2010年

6 贾林涛;折射率调制光纤气体传感系统设计与研究[D];郑州大学;2010年

7 郭东歌;基于LPFGs氢敏探测器的研究[D];郑州大学;2010年

8 荣英凤;BDT铁电薄膜和ZnO纳米带压电性能的测试与表征[D];湘潭大学;2010年

9 许旺;IC互连碳纳米管关键技术研究[D];天津理工大学;2010年

10 纪红;适于SAW器件“AlN/硅”“AlN/金刚石”多层膜制备及结构性能研究[D];天津理工大学;2010年

【二级参考文献】

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1 朱立群,丁学谊,刘孟兰,王建华;化学镀Ni-P合金层表面涂覆溶胶-凝胶的研究[J];中国表面工程;1999年01期

2 李志辉,司徒海文,叶先运,李深涛;化学镀Ni-P合金与热处理复合工艺在铸模中的应用[J];表面技术;1997年03期

3 王永红,何焕杰,詹适新,徐勤,张灿国;ZY-01 Ni-P合金化学镀技术在油田井下工具上的应用[J];表面技术;1998年01期

4 谢明立,储凯,付健;镍-磷合金化学镀镀层成分及时效处理温度对镀层组织性能的影响[J];表面技术;1998年02期

5 李耀红,张春颖,张晶瑞,张天顺;电刷镀镍磷合金研究现状及展望[J];表面技术;1998年03期

6 李青;化学镀镍合金的功能分类及应用[J];表面技术;1998年06期

7 张天顺,李耀红,张晶瑞,张晶秋;TL-6-2化学镀Ni-P合金工艺研究[J];表面技术;1999年04期

8 庄瑞舫;化学镀镍磷合金技术探讨(Ⅰ)[J];材料保护;1997年09期

9 夏章能;AlN陶瓷表面化学镀Ni-P合金[J];材料保护;1998年06期

10 尚学军,宋广文;镍-磷合金化学镀在标准砝码表面防护中的应用[J];材料保护;1998年10期

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1 李惠芬;基于新一代GPS体系的表面稳健高斯滤波技术的研究[D];华中科技大学;2004年

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1 宋战波;三维表面粗糙度测量的关键技术研究[D];河南科技大学;2010年

2 方吉光;三维微表面相移干涉术研究[D];浙江大学;2006年

3 朱健军;表面三维微观形貌测量及其参数评定的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年

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1 赵育良,李开端;光纤传感器在测量领域的发展与应用[J];航空计测技术;2001年06期

2 卢哲安,符晶华,张全林;光纤传感器用于土木工程检测的研究——关键技术及实现途径[J];武汉理工大学学报;2001年08期

3 ;裂纹检测光纤传感器在日本问世[J];电子元件与材料;2003年08期

4 ;日本发明光纤传感器[J];机床与液压;2003年04期

5 戎华北;光纤传感器的现状和应用[J];厦门科技;2005年04期

6 闫若颖,王月香,李淑悦;光纤传感器的应用[J];科技广场;2005年10期

7 李洪刚;范万德;盛秋琴;;微弯光纤传感器的原理和应用[J];传感器世界;2007年01期

8 彭涛;陈丹江;;光纤传感器在学校安防中的应用[J];浙江万里学院学报;2008年05期

9 ;重庆研制出国内先进水平的光纤传感器[J];安防科技;2008年08期

10 张朋;王宁;陈艳;王海燕;;光纤传感器的发展与应用[J];现代物理知识;2009年02期

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1 李川;;《光纤传感器技术》课程建设[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年

2 ;一种用于薄结构振动测量的新型光纤传感器[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年

3 田领红;;一种可用于军事领域上的压力光纤传感器[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年

4 卢哲安;符晶华;张全林;;光纤传感器用于土木工程检测的研究——关键技术及实现途径[A];湖北省土木建筑学会学术论文集（2000-2001年卷）[C];2002年

5 冷劲松;;光纤传感器及其在复合材料结构健康监测中的应用[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

6 何珺;赵桂燕;徐宏杰;秦秉坤;;微弯光纤传感器性能的信息论分析[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年

7 梁大开;李东升;潘晓文;陈伟民;;基于法珀腔光纤传感器的光纤智能夹层的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

8 周寒青;陈曙英;隋成华;;马赫-泽德光纤传感器实验研究[A];浙江省光学学会第九届学术年会暨新型光电技术青年论坛论文集[C];2005年

9 孙异;李俊;陈朋超;郑娟;梁华;;声音振动式光纤传感器在管道安全预警中的应用[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年

10 杜兵;杜迎涛;;基于螺旋型结构的微弯光纤传感器[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年

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1 刘;[N];中国电子报;2010年

2 陈晨;[N];四川科技报;2008年

3 张曦;[N];中国建材报;2010年

4 张帆;[N];人民邮电;2014年

5 记者 郑欣荣 整理;[N];长江日报;2011年

6 记者 刘长松　邓洪涛 通讯员 黎苑楚 傅丽枫;[N];湖北日报;2011年

7 陈静 陈丽红;[N];湘潭日报;2009年

8 林川;[N];广西日报;2002年

9 韦维力;[N];人民邮电;2011年

10 记者 邓洪涛 通讯员 马贵兵;[N];湖北日报;2012年

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1 曹汇敏;微小型光纤传感器理论建模与设计实现[D];华中科技大学;2007年

2 张建中;基于宽谱光源问讯的组合式光纤传感器[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 荆振国;白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究[D];大连理工大学;2006年

4 朱峰;锥结构光纤传感器的制备及应用研究[D];吉林大学;2013年

5 冉曾令;深紫外激光制作的微光纤传感器及系统研究[D];电子科技大学;2009年

6 吴鸿宾;全光纤传感器的制备与传感特性研究[D];北京理工大学;2014年

7 李学金;光纤微弯传感器及反射式强度调制光纤传感器研究[D];天津大学;2005年

8 赵士刚;基于多芯结构的光纤传感器研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

9 毛献辉;环形干涉光纤传感器若干关键问题研究[D];清华大学;2005年

10 王丽;分子印迹技术结合化学发光成像和荧光光纤传感器的研究[D];陕西师范大学;2008年

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1 程单喜;光纤传感器工业化生产技术的研究[D];武汉理工大学;2003年

2 马立修;基于光纤传感器的陶瓷泥浆浓度测量仪的研究[D];山东大学;2008年

3 吴平辉;基于倏逝场的微纳光纤传感器的研究[D];浙江工业大学;2010年

4 陈雷;消失场—表面增强拉曼光纤传感器的设计和应用[D];吉林大学;2004年

5 钱一波;模间干涉光纤传感器的研究[D];浙江大学;2008年

6 成文萍;化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究[D];山西大学;2011年

7 李娜;光纤传感器在生理参数检测中的应用研究[D];长春理工大学;2012年

8 徐乐;新型光纤传感器的加工与应用研究[D];北京理工大学;2014年

9 纪晓春;基于模间干涉的多参数光纤传感器的研究[D];安徽大学;2013年

10 殷剑华;智能光纤传感器系统设计及应用研究[D];吉林大学;2006年

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