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光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉仪在受到轴向应力、温度和弯曲等外界作用时,会引起F-P腔长度和折射率的变化,从而导致干涉光的光程差发生变化,利用这一特性可将其用于传感测量。如今,全光纤、集成化、多参量测量等已成为光纤F-P传感器技术发展的主要方向,本文将对基于空心光纤的F-P干涉仪的传感原理及其传感特性进行系统的理论分析和实验研究。本文首先介绍了空心光纤和光纤F-P干涉仪的研究动态及其应用,然后对传统光学F-P干涉仪和光纤F-P干涉仪的工作原理进行了详细介绍,并对光纤F-P干涉仪的传感特性进行系统分析。在此基础上,设计并制作出了两种基于空心光纤的新型光纤F-P干涉仪(空气腔和石英腔级联结构光纤F-P干涉仪,基于偏心光纤的空气腔F-P干涉仪)。最后分别对这两种干涉仪的传感特性进行了测量和分析。空气腔和石英腔级联结构的光纤F-P干涉仪(FPI)的是通过在空心的环形芯光纤上经过多次放电,使之塌缩并形成级联的空气腔和石英腔。由于传感部分位于光纤中部而不像传统光纤F-P干涉仪那样位于光纤末端,所以更易于轴向应力的测量;采用FFT变换得到复合干涉的空间频谱,从空间频谱中辨别并选出两个F-P腔的空间频率峰,对复合干涉的其他分量进行滤波等处理,再经反FFT得到两个F-P腔的干涉条纹信息。分别对这种光纤F-P干涉仪(FPI)的温度和应力的实验测量数据进行分析处理,结果表明空气腔部分对轴向应力敏感而对温度不敏感,石英腔部分与空气腔相比则具有较高的温度灵敏度和较低的应力灵敏度,实验上证明了这种级联结构的光纤F-P干涉仪具备同时测量轴向应力和温度的能力。基于偏心光纤的空气腔F-P干涉仪是将偏心光纤、空心光纤和多模光纤进行熔接处理,从而形成空气F-P腔。通过分析其温度和弯曲的实验测量数据,我们发现,由于空气F-P腔的长度较大且空气的热光系数较低,所以其对温度灵敏性较低;而在弯曲测量时根据偏心光纤径向受力方向的不同,具有不同的弯曲灵敏度。实验证明这种基于偏心光纤的F-P干涉仪同时具有很好的温度稳定性和较高的弯曲灵敏度。