【摘 要】
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近年来,随着光纤制造技术的飞速发展,与之密切相关的光纤传感技术逐渐进入了众多研究人员的视线。光纤传感器由于结构微小、质量轻和抗电磁干扰等优异的特性已经广泛应用于各种产业,其中模式干涉型光纤传感器以其灵活性、紧凑性和多功能性的特点在光纤传感器中表现出极大的研究优势。目前,人们逐渐将目光投向了如何充分利用光纤的特性实现多参量的测量,这也是现如今光纤传感器的研究热点之一。本论文的研究主要以光纤线内模式干
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近年来,随着光纤制造技术的飞速发展,与之密切相关的光纤传感技术逐渐进入了众多研究人员的视线。光纤传感器由于结构微小、质量轻和抗电磁干扰等优异的特性已经广泛应用于各种产业,其中模式干涉型光纤传感器以其灵活性、紧凑性和多功能性的特点在光纤传感器中表现出极大的研究优势。目前,人们逐渐将目光投向了如何充分利用光纤的特性实现多参量的测量,这也是现如今光纤传感器的研究热点之一。本论文的研究主要以光纤线内模式干涉为原理,将新型锥结构与现有的单模光纤、特种光纤相结合,并利用不同的光传输机理设计新型的光纤传感结构,实现了结构紧凑、小型化和高灵敏度的光纤双参量测量传感器。论文的主要研究内容如下:（1）在充分了解国内外研究现状的基础上,深入分析了基于光纤线内Mach-Zehnder模式干涉型光纤传感器的原理,探讨了影响传感器光谱质量的三种因素,并从温度、应变、曲率和磁场传感的原理出发分析了实现双参量测量的可行性。（2）使用低成本的单模光纤错位熔接实现了J型锥结构,选择传感器透射光谱中的不同干涉谷进行波长解调,得到温度和轴向应变的最高灵敏度分别为77pm/℃和20.04pm/με,并采用灵敏度矩阵实现了温度和应变的双参量测量,其中温度和应变的测量分辨率分别达到了±0.13℃和±0.56με;将光纤传感器与磁流体结合制作了磁场传感头,磁场灵敏度最高为-0.032d B/Oe。（3）采用一种新型的特种微结构光纤-单孔双芯悬挂光纤（SHTSCF）制作光纤传感器,传感区域长度为5.2mm。将空芯反谐振效应与光纤线内MZ模式干涉效应结合,并通过制作S锥结构和改进参数优化光谱,采用高斯拟合的方式追踪反谐振效应的谐振波长。通过对反谐振效应的谐振波长采用强度解调的方式得到了-7.23d B/m-1的曲率灵敏度,对线内MZ干涉波长采用波长解调的方式得到28.8 pm/℃的温度灵敏度,实现了曲率和温度的双参量测量。
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