【摘 要】
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聚合物光纤（Polymer optical fiber,POF）具有质量轻、柔韧度高、可塑性强等特点,在光纤传感领域具有较高的研究价值和广泛的应用前景。本论文以基于单模-多模-单模（Single mode-multimode-single mode,SMS）结构的侧抛聚合物光纤传感器为研究对象,结合POF的特性,经过理论分析和仿真模拟,提出并研究了聚合物光纤侧抛SMS结构折射率（Refractiv
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聚合物光纤（Polymer optical fiber,POF）具有质量轻、柔韧度高、可塑性强等特点,在光纤传感领域具有较高的研究价值和广泛的应用前景。本论文以基于单模-多模-单模（Single mode-multimode-single mode,SMS）结构的侧抛聚合物光纤传感器为研究对象,结合POF的特性,经过理论分析和仿真模拟,提出并研究了聚合物光纤侧抛SMS结构折射率（Refractive Index,RI）传感器。主要实验内容与结论如下:（1）提出了一种基于侧抛聚合物光纤的SMS结构折射率传感器的制备方法,设计搭建了光纤侧抛装置和实验测量系统。从几何光学和波动光学两方面分析了影响传感器性能的主要参数,针对理论分析的结果进行了模拟探究,初步得出了影响传感器性能的主要参数。（2）制作出了侧抛聚合物光纤SMS结构折射率传感器,在恒定温度（25℃）下对前期的理论和模拟进行了验证和探究,得出了传感器的最优结构参数。当POF长度为8 cm,侧抛深度为20μm,同向宏弯曲半径R为3 cm时,传感器具有良好的传感特性和极易辨认的特征波长,其折射率灵敏度为-219.504d Bm/RIU。（3）在变温环境下探究了传感器的温度特性,提出一种温度自补偿方法,并就方法可行性进行了实验验证。结果表明,经补偿后的测量值与参考值的最大误差为0.019%,较未补偿之前的传感结果提高了0.08%,说明此温度自补偿方法有效、可行。在变温环境（10℃-40℃）下,经温度补偿后的传感器灵敏度达到-139.293 d Bm/RIU。对传感器在水利工程方面的应用进行了实验验证,实验结果表明,掺气水流气泡浓度每变化1%,传感器强度响应值达到0.069 d Bm,证实了该传感器在水利工程等领域的实用性。
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