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光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)在光纤通信与传感领域具有广泛的应用,吸引了众多研究者的关注。其中,基于单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光纤MZI,因具有结构灵活、易于制作等优势,成为国内外研究人员的首选。然而,其制备和应用仍然面临着很多障碍,如传感器鲁棒性较差、尺寸较大等。为解决这些难题,本文基于锗芯光纤制作SMS光纤结构,通过侧面抛磨锗芯光纤、碱刻蚀侧面抛磨锗芯光纤,设计制作了两种新型MZI,并将它们用于折射率测量,灵敏度分别达到623.5 nm/RIU、2622.6 nm/RIU。本文具体工作如下:第一,设计了一种用于抛磨SMS光纤结构的辅助性侧面抛磨法。首先,制作一个中间浅两边深的表面光滑的玻璃槽。然后,将SMS光纤结构用AB胶固定在玻璃槽内。最后,用光纤研磨纸沿着与光纤平行的方向对其抛磨。在抛磨SMS光纤结构时,可确保抛磨至多模光纤纤芯附近时单模光纤的纤芯不被破坏。在整个抛磨过程中,通过实时检测传输光谱波形的变化,来实现对光纤抛磨深度的精准控制。此外,该设计还有鲁棒性好、可重复利用、抛磨区域小等优点。第二,设计实现了一种基于侧面抛磨锗芯光纤的折射率传感器。首先,制备并侧面抛磨锗芯光纤长度不同的SMS光纤结构,当达到最深干涉条纹时停止抛磨。然后,对形成的传感器进行折射率测量。实验结果表明:(1)当锗芯光纤长度较短时,灵敏度随锗芯光纤长度的增加而提高。当锗芯光纤长度为70μm时,灵敏度可达623.5 nm/RIU。(2)过长的锗芯光纤导致灵敏度降低。当锗芯光纤长度为2 mm时,在抛磨过程中激发了多种包层模,导致传输光谱复杂、不稳定。第三,设计实现了一种基于碱刻蚀侧面抛磨锗芯光纤的折射率传感器。侧面抛磨SMS光纤结构,使锗芯光纤的纤芯暴露在周围环境中。然后,利用锗芯光纤独特的碱刻蚀特性,用5%浓度的碱溶液刻蚀纤芯至整个纤芯的一半,形成分波前光纤MZI。制作的光纤MZI具有低损耗、高材料利用率和高质量传输光谱的特性。此外,光纤MZI还有较高的线性相关度和折射率灵敏度。实验表明,当锗芯光纤长度为105μm时,折射率灵敏度为2622.6 nm/RIU,线性相关系数为0.9993。可见,其灵敏度得到了显著提高,约是仅依靠侧面抛磨法制造的传感器的4倍。