论文部分内容阅读
随着光电子技术的发展，光纤传感器凭借体积小、重量轻、低损耗和抗电磁干扰等优点经过30多年的发展，已逐步成熟。微结构光纤的出现进一步推动了光纤传感器的发展，作为一种新型的特殊结构的光纤，打破了传统光纤光学的束缚，在传感理论和传感应用上都带来了新的潜力。本文的研究工作基于实验室的技术和设备条件，以设计和研究基于微结构光纤的干涉型温度和压力传感器为目标，实现了以下主要内容：1、介绍了微结构光纤的发展；阐述了微结构光纤的导光机制、分类及应用；分析了基于微结构光纤的干涉型传感系统和原理；重点分析了Sagnac光纤干涉仪的工作原理及模间干涉理论，为设计温度和应变传感器提供了思路和理论的依据。2、提出并研究了一种新型的基于乙醇灌注边孔光纤（Side-hole fiber, SHF）的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤，其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。实验中将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中，利用乙醇的折射率随温度的变化，改变边孔光纤的双折射系数，使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移，从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20-80°C的温度变化范围内灵敏度为86.8pm/°C，为普通光纤光栅传感器的8倍，分辨率为0.23°C。3、提出并研究了一种基于空心光纤（Hollow-core fiber, HCF）模间干涉仪的温度和应变传感器。在空芯光纤两端各熔接一段普通的单模光纤形成SMF-HCF-SMF结构的全光纤模间干涉仪，熔接过程只需用到一个传统的光纤切割刀和熔接机，制备简单，实验获得该传感器温度和应变灵敏度分别为21.30pm/°C和-1.21pm/με。