【摘 要】
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光纤温度传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,广泛应用各个领域。光子晶体光纤的产生及发展,极大推动着光纤传感器的发展。结合光子晶体光纤无截止单模传输、大的模场面积及良好的色散等优点,极大优化了传感器结构设计。本论文主要针对几种不同的光子晶体光纤,从实验和理论上分析了光子晶体光纤温度传感特性。本论文主要工作分为以下几个部分:首先,我们分别利用双芯光子晶体光纤(TC-PCF)和保偏光子晶体光纤
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光纤温度传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,广泛应用各个领域。光子晶体光纤的产生及发展,极大推动着光纤传感器的发展。结合光子晶体光纤无截止单模传输、大的模场面积及良好的色散等优点,极大优化了传感器结构设计。本论文主要针对几种不同的光子晶体光纤,从实验和理论上分析了光子晶体光纤温度传感特性。本论文主要工作分为以下几个部分:首先,我们分别利用双芯光子晶体光纤(TC-PCF)和保偏光子晶体光纤(PM-PCF)制作成不同传感头,并依次嵌入到萨格纳克环中,通过波长解调的方法来实现温度测量。实验测量得到这两种温度灵敏度都在皮米量级。然后,我们利用COMSOL Multiphysics5.3a仿真模拟,结合不同的干涉原理,针对两种空芯光子晶体光纤:TC-PCF及悬挂芯光纤,选择性填充热光系数较高的液体,研究填充前后其温度特性的变化。由于填充使光纤有效折射率发生改变,导致其温度灵敏度发生变化。模拟结果显示用酒精填充TC-PCF中间的一个空气孔时,其温度灵敏度可提高至8.69nm/℃。用酒精填充悬挂芯的两个孔时,理论得到其灵敏度为45.70nm/℃。此外,论文还设计并制作了一种基于双波长竞争的强度解调型光纤传感器。利用单模光纤(SMF)制作的微纳光纤作为传感部分,实现了对温度的高灵敏度测量,测量所得的温度灵敏度为2.10d B/℃。
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