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在光纤传感技术中,基于多模干涉(MMI)原理的各种光纤传感器件,由于其设计灵活、灵敏度高、响应快、可适应许多恶劣测量环境以及具备巨大的研究空间等优势,正越来越多地被人们所关注。本文针对基于多模干涉的光纤传感器在温度测量方面的应用进行了深入研究。建立了柱坐标下广角光束传播法(WA-BPM)模拟光纤内多模干涉光场分布的数值模拟模型,为研究传感器的波长解调方法和技术提供了理论依据;提出了新型的基于多模干涉的MMF-SMF-MMF(简称MSM)结构光纤温度传感器,进行了数值模拟和实验验证,得到了相一致的结论。本文的工作内容和创新之处在于:(1)利用柱坐标下WA-BPM建立了一套完整的计算基于多模干涉光纤温度传感器内部光场的数值模拟方法。传感器内部模场的解析表达方式十分复杂,针对现有的理论模型不能得到其精确解的情况,推导了柱坐标下的WA-BPM递推公式,并应用Matlab编写了模拟光在传感器内传输的软件,得到了传感器内部光场的数值解。通过计算光纤传感器内光场分布的数值解,可以很方便地得到传感器的干涉谱,进而为研究外界条件的改变对干涉谱和特征波长的影响,以及研究波长解调方法和技术提供了理论依据。(2)提出了新型的基于多模干涉的MSM结构光纤温度传感器。与之前SMF-MMF-SMF(简称SMS)结构的光纤温度传感器不同,该新型传感器利用了单模光纤纤芯模和包层模之间的干涉作为基础。由于不同材料、不同模式之间的有效热光系数有所差别,新型MSM结构光纤温度传感器将传感器的灵敏度提高了将近6倍。由于其应用了更容易受外界环境影响的包层模式的特点,使其更容易应用于许多其他传感领域,如折射率、浓度等等。(3)利用Matlab编写好的软件分别对基于多模干涉的SMS结构和MSM结构的光纤温度传感器进行了数值模拟计算。(4)实验研究中,得到了和数值模拟及理论模型相一致的结论。