基于多芯光纤的新型光纤传感器研究及应用
发布时间：2021-06-29 12:20
随着光纤传感器在当今社会中的作用越来越重要,不断提高光纤传感器的性能已经成为一种必然趋势。多芯光纤由于其具有特殊的结构,往往可以实现较好的传感性能,而且还能满足特殊的传感需求。本博士论文依托国家自然科学基金,对新型多芯光纤微结构的制作和多芯光纤传感器的应用进行了深入研究。论文的主要研究工作与创新点总结如下:1.采用全固态的双芯光纤制作了一种新型T-型锥结构的马赫-曾德尔干涉仪,该传感器的制作过程简单,适合用于微型传感应用。利用商用熔接机在双芯光纤和单模光纤之间制作了新型的T-型锥,由于双芯光纤中存在光束的多路干涉,可以利用这种模式干涉实现传感参量的测量。分别研究了传感器不同峰值处的折射率、应变和温度响应特性。对于折射率测量,在1.3388到1.3908的折射率变化范围内,折射率每变化1%就有2.4 nm的最大波长漂移。对于应变测量,该传感器最大的应变灵敏度为4.61 pm/με。而且,该传感器的温度稳定性较好,在30°C到80°C的温度变化范围内,温度灵敏度为0.002 nm/°C,这将有利于实现折射率和应变更精确的测量应用。2.研制了一种基于双芯光纤的微型光纤应变传感器,并进行了实验...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国数字经济规模变化情况
?秃鲜?饔?1绪论23同的光纤传感器结构来说，其所需的经济成本往往是不同的，获得的传感特性也因此人们在实际应用中选择光纤传感器时，需要对多种因素进行衡例如在航空航天应用中，如果需要利用光纤传感器对航天器结构表面的温度那么就应该选择在高温和低温环境下都能稳定工作的高灵敏度光在桥梁建筑结构的监测应用中，如果需要对桥梁服役状态下的应变和裂缝进行传感监测，那么就应该选择具有较强机械性能且能够长时间稳定工。为了更直观的说明，我们对光纤传感器大致的结构类型及其所实现的传感应用情况进行总结，如图1.6所示。图1.6常见的光纤传感器结构和应用。ig.1.6Commonfiberopticsensorstructuresandapplications.研究人员研制了应用在许多领域的光纤传感器，其制作方式也呈现其中通过特殊加工工艺制作的微型光纤结构，往往可以实现较好年，YingyuYu等研究人员利用飞秒激光器在单芯光纤的侧面结构中加工了一个微通道，并与熔锥结构相串联组成一个新型的光纤传感器该传感器表现出了较高的折射率灵敏度，且微通道结构的大小影响折射率传感灵当微通道结构的宽度为8μm时，传感器的灵敏度可达361.29nm/RIU常适用于制作微流体传感器。在2015年，来自中国重庆大学的[74]，研究人员把铁质磁流体溶液注入到微结构光纤的孔中以增强磁场传感的灵敏度，微结构光纤的两端分别熔接单模光纤实现光束模式的分束和合束作用，微结构光纤的纤芯和包层之间形成获得的传感特性也需要对多种因素进行衡如果需要利用光纤传感器对航天器结构表面的温度如果需要对桥梁服役状态下的应那么就应该选择具有较强机械性能且能够长时间稳定工我们对光纤传感器大致的结构类型及nfiberopticsensorstructuresandapplications.其制作方式也呈现往往可以?
图1.10微结构光纤的显微镜图像Fig.1.10Microscopeimageofthemicro上述多种微结构光纤传感器是近几年研究人员开发制作的新型光纤传感器由于微结构光纤的特殊结构度，也为研究人员设计新型的光纤结构实现更高传感性能的光纤传感器提供思路随着光纤传感器的发展用多芯光纤的特殊光纤结构参基于单芯或者光子晶体微结构的光纤传感器些独特的传感参数的测量灵敏度。多芯光纤不仅器领域也是重要的组成部分进行综述，并对多芯光纤传感器的发展情况进行分析1.3.2多芯光纤传感器的研究现状如上一小节所叙述器已经有很多种，虽然能够实现一定用范围，但部分光纤传感器的制作方式较为复杂纤随着在光纤通信系统中的广泛应用因此利用多芯光纤制作光纤传感器将具有很好的应用前景的光纤传感器其模式干涉在一根光纤中就可以实现类型传感器的制作，因此基于多芯光纤的光纤传感器往往具有很高的传感灵敏度多芯光纤传感器也经历了很多年的发展究人员利用多芯光纤制作了多种常规的传感器结构早在2000年前后，1绪论27微结构光纤的显微镜图像，（a）横截面（b）气孔壁上镀银膜opeimageofthemicro-structureopticalfiber.(a)Crosssection(b)airholewall[84].由于微结构光纤的特殊结构，传感器在探测特定物理参量时实现了较高传感灵敏也为研究人员设计新型的光纤结构实现更高传感性能的光纤传感器提供思路随着光纤传感器的发展，人们对光纤传感器的传感特性提出了更高的要求用多芯光纤的特殊光纤结构参数，人们开始研究多芯光纤的传感特性基于单芯或者光子晶体微结构的光纤传感器，基于多芯光纤的传感器可以实现一些独特的传感参数的测量，而且有些经过设计的多芯光纤传感器具有更好的传感多芯光纤不仅在高速率光通信领域正发挥着重要作用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]20.231 Gbit/s tricolor red/green/blue laser diode based bidirectional signal remodulation visible-light communication system[J]. LIANG-YU WEI,CHIN-WEI HSU,CHI-WAI CHOW,CHIEN-HUNG YEH. Photonics Research. 2018(05)
[2]车联网综述(英文)[J]. 杨放春,王尚广,李静林,刘志晗,孙其博. 中国通信. 2014(10)
[3]Fiber inline interferometric refractive index sensors fabricated by femtosecond laser and fusion splicing[J]. 于鹰宇,姜澜,李本业,曹志涛,王素梅. Chinese Optics Letters. 2013(11)
[4]聚合物光纤几何参数测量系统[J]. 王沛,明海,许兴胜,金西,马辉,谢建平. 光电工程. 2002(01)
本文编号：3256434
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国数字经济规模变化情况
?秃鲜?饔?1绪论23同的光纤传感器结构来说，其所需的经济成本往往是不同的，获得的传感特性也因此人们在实际应用中选择光纤传感器时，需要对多种因素进行衡例如在航空航天应用中，如果需要利用光纤传感器对航天器结构表面的温度那么就应该选择在高温和低温环境下都能稳定工作的高灵敏度光在桥梁建筑结构的监测应用中，如果需要对桥梁服役状态下的应变和裂缝进行传感监测，那么就应该选择具有较强机械性能且能够长时间稳定工。为了更直观的说明，我们对光纤传感器大致的结构类型及其所实现的传感应用情况进行总结，如图1.6所示。图1.6常见的光纤传感器结构和应用。ig.1.6Commonfiberopticsensorstructuresandapplications.研究人员研制了应用在许多领域的光纤传感器，其制作方式也呈现其中通过特殊加工工艺制作的微型光纤结构，往往可以实现较好年，YingyuYu等研究人员利用飞秒激光器在单芯光纤的侧面结构中加工了一个微通道，并与熔锥结构相串联组成一个新型的光纤传感器该传感器表现出了较高的折射率灵敏度，且微通道结构的大小影响折射率传感灵当微通道结构的宽度为8μm时，传感器的灵敏度可达361.29nm/RIU常适用于制作微流体传感器。在2015年，来自中国重庆大学的[74]，研究人员把铁质磁流体溶液注入到微结构光纤的孔中以增强磁场传感的灵敏度，微结构光纤的两端分别熔接单模光纤实现光束模式的分束和合束作用，微结构光纤的纤芯和包层之间形成获得的传感特性也需要对多种因素进行衡如果需要利用光纤传感器对航天器结构表面的温度如果需要对桥梁服役状态下的应那么就应该选择具有较强机械性能且能够长时间稳定工我们对光纤传感器大致的结构类型及nfiberopticsensorstructuresandapplications.其制作方式也呈现往往可以?
图1.10微结构光纤的显微镜图像Fig.1.10Microscopeimageofthemicro上述多种微结构光纤传感器是近几年研究人员开发制作的新型光纤传感器由于微结构光纤的特殊结构度，也为研究人员设计新型的光纤结构实现更高传感性能的光纤传感器提供思路随着光纤传感器的发展用多芯光纤的特殊光纤结构参基于单芯或者光子晶体微结构的光纤传感器些独特的传感参数的测量灵敏度。多芯光纤不仅器领域也是重要的组成部分进行综述，并对多芯光纤传感器的发展情况进行分析1.3.2多芯光纤传感器的研究现状如上一小节所叙述器已经有很多种，虽然能够实现一定用范围，但部分光纤传感器的制作方式较为复杂纤随着在光纤通信系统中的广泛应用因此利用多芯光纤制作光纤传感器将具有很好的应用前景的光纤传感器其模式干涉在一根光纤中就可以实现类型传感器的制作，因此基于多芯光纤的光纤传感器往往具有很高的传感灵敏度多芯光纤传感器也经历了很多年的发展究人员利用多芯光纤制作了多种常规的传感器结构早在2000年前后，1绪论27微结构光纤的显微镜图像，（a）横截面（b）气孔壁上镀银膜opeimageofthemicro-structureopticalfiber.(a)Crosssection(b)airholewall[84].由于微结构光纤的特殊结构，传感器在探测特定物理参量时实现了较高传感灵敏也为研究人员设计新型的光纤结构实现更高传感性能的光纤传感器提供思路随着光纤传感器的发展，人们对光纤传感器的传感特性提出了更高的要求用多芯光纤的特殊光纤结构参数，人们开始研究多芯光纤的传感特性基于单芯或者光子晶体微结构的光纤传感器，基于多芯光纤的传感器可以实现一些独特的传感参数的测量，而且有些经过设计的多芯光纤传感器具有更好的传感多芯光纤不仅在高速率光通信领域正发挥着重要作用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]20.231 Gbit/s tricolor red/green/blue laser diode based bidirectional signal remodulation visible-light communication system[J]. LIANG-YU WEI,CHIN-WEI HSU,CHI-WAI CHOW,CHIEN-HUNG YEH. Photonics Research. 2018(05)
[2]车联网综述(英文)[J]. 杨放春,王尚广,李静林,刘志晗,孙其博. 中国通信. 2014(10)
[3]Fiber inline interferometric refractive index sensors fabricated by femtosecond laser and fusion splicing[J]. 于鹰宇,姜澜,李本业,曹志涛,王素梅. Chinese Optics Letters. 2013(11)
[4]聚合物光纤几何参数测量系统[J]. 王沛,明海,许兴胜,金西,马辉,谢建平. 光电工程. 2002(01)
本文编号：3256434
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