基于光纤过耦合结构的萨格奈克干涉传感特性

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本文从耦合模原理出发,以熔融拉锥技术为主要制备方法,系统开展了光纤过耦合结构的干涉仪研究。同时探究了萨格奈克干涉仪的传感特性,开发了基于光纤过耦合结构的萨格奈克干涉仪。主要研究内容如下:
  基于耦合模原理,研究了光纤耦合结构以及光在耦合结构中的传输原理,分析过耦合结构的干涉原理。采用光束传播法,对不同耦合程度的干涉仪结构进行仿真研究,探究拉锥参数对耦合效果的影响。
  采用熔融拉锥的制备方法,开展了过耦合结构的制备。对火头高度、拉锥速度、氢流量以及火头摆幅摆速的实验测试,详细分析了过耦合结构制备参量对输出光谱的影响。通过参数的控制使得透射光谱达到利于传感测试的目的。
  对光纤过耦合结构干涉仪开展传感特性研究,实验结果表明光纤过耦合结构具有良好的应变灵敏度,在0-750με范围内,灵敏度可达到15.4pm/με,并且线性度良好。折射率灵敏度达到2094.2nm/RIU,温度灵敏度为111.0pm/℃。分别进行了应变与折射率以及应变与温度的双参量同步测量。构建了基于光纤过耦合结构的萨格奈克干涉仪。研究发现,萨格奈克环内光纤长度以及光谱波段对应变灵敏度存在影响。实验表明,随着应变的增加,不同波段间灵敏度的差异越为明显。且随着环内光纤长度的增加,灵敏度有减小的趋势。实验测得600-750με范围内且萨格奈克环内光纤长度为50cm时达到最大应变灵敏度,C波段应变灵敏度为23.2pm/με,L波段灵敏度为31.2pm/με。
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