基于M-Z干涉仪S型锥形光纤的传感检测研究

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近几年来光技术的研究和光器件的研制正以指数形式快速增长,这都得益于快速发展的工业需求。高度集成化是其发展的必然方向之一,光纤传感制备工艺技术是其发展的基石。在此我们利用光纤熔融拉锥设备不断探索新的制备工艺技术。锥形光纤作为光纤光波导中一个重要的发展方向,锥形光纤的光波导理论和制备技术正在迅速发展走向成熟。研究表明当单模光纤的结构尺寸发生改变时,光纤的特性也发生了巨大的改变。我们根据结构尺寸改变与光纤特性变化的关系,研究发现新的结构光波导或新的光波导理论。利用这些新的研究成果人们研制出各种具有新功能的光纤器件。因此锥形光纤的理论及其技术有着巨大的研究价值和实际应用价值。S型锥形光纤结构是锥形光纤中一种新型特殊的光纤结构,它是基于模(式)间干涉原理。也可以说S型锥形光纤结构是一个高度集成的微小新型M-Z干涉仪。S型锥形光纤结构将分光、传感、耦合功能在一个微结构上实现。本文主要从S型锥形光纤的理论分析、制备工艺和传感特性研究三个方面出发,系统的对S型锥形光纤做出详细的研究。在理论分析中,我们借用数学建模的方式简化问题,数学分析了直锥形光纤和S型锥形光纤。并利用仿真软件对其模式进行仿真。在制备工艺中,我们使用光纤熔融拉锥机探索制备S型锥形光纤的工艺,并数据分析影响S型锥形光纤的因素。在传感特性研究中,最后我们对S型锥形光纤样品进行温度、应力和折射率的传感特性研究。我们设计搭建了液体循环检测系统,并用葡萄糖水溶液完成折射率传感检测,获得的最大灵敏度达到814.92 nm/RIU,系统分辨率为8.7×10-6 RIU(折射率单位)。
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