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熔锥型单模光纤耦合器的传感特性研究

作　者: 刘新宇
导　师: 张永林；余有龙
学　校: 暨南大学
专　业: 光学
关键词: 熔锥型光纤耦合器熔融拉锥技术分光比附加损耗温度传感波长传感折射率偏振光
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

利用熔融拉锥技术制作的单模光纤耦合器，是光纤通信、光纤传感、光纤检测系统中重要的光无源器件，但其用作光纤传感元件方面的报道尚不多。本文通过理论分析及实验验证研究了纤锥对外界环境温度、输入光波长、外部液体介质折射率等物理量的响应特性，这些特性待定标后可用于对相应物理量进行传感。论文内容主要包括： A．介绍了熔锥型单模光纤耦合器的耦合机理，为研究纤锥传感特性提供理论基础。 B．研制工作波长为1550nm的3dB(即分光比为50％)耦合器，并对其参数进行检测。 C．研究了纤锥对温度的传感特性。通过分析得到理论关系式和理论曲线；对纤锥进行温度增敏封装，建立实验系统对理论分析进行验证，实验证实在一定温度范围内，纤锥的分光比随外界温度呈近似地线性变化，而附加损耗随外界温度呈较严格的线性变化。 D．从理论上分析了纤锥分光比对输入光波长的响应特性，指出在一定波长范围内两者呈线性变化关系，并在实验中得到验证。 E．从理论上分析了纤锥对外部液体折射率的响应特性，得到纤锥的分光比对外部液体介质折射率的响应呈单调性，利用酒精、丙酮、纯净水三种不同溶液及不同浓度的酒精验证了纤锥的这种特性。 F．建立实验系统发现纤锥的分光比对输入线偏振光的偏振方向敏感这一实验现象。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 熔锥型光纤器件的概念及种类  8-9
  1.2 熔锥型光器件的现状和发展趋势  9-10
  1.3 光纤传感器的发展现状  10-11
  1.4 纤锥传感器的研究现状及应用前景  11-13
  1.5 论文主要工作  13-14
第2章光波导耦合理论  14-23
  2.1 光波导的横向耦合  14-19
    2.1.1 耦合波方程  14-18
    2.1.2 耦合波特性  18-19
  2.2 熔锥型单模光纤耦合器的耦合机理  19-23
第3章纤锥的制备与性能  23-35
  3.1 熔融拉锥技术原理及工作台的结构  23-26
  3.2 纤锥制备实验  26-29
    3.2.1 材料及仪器  26-27
    3.2.2 实验过程  27-29
  3.3 耦合器的光学性能  29-34
    3.3.1 插入损耗  29-30
    3.3.2 附加损耗  30-31
    3.3.3 分光比  31-32
    3.3.4 其他特性  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章纤锥传感特性实验研究  35-56
  4.1 纤锥的温度传感特性研究  35-42
    4.1.1 纤锥的温度响应机理  35-38
    4.1.2 纤锥温度传感特性的实验结果与分析  38-42
  4.2 纤锥的波长传感特性研究  42-48
    4.2.1 纤锥的波长响应机理  42-45
    4.2.2 纤锥波长响应特性的实验结果与分析  45-48
  4.3 纤锥对液体折射率响应特性研究  48-52
    4.3.1 纤锥对液体折射率响应机理  48-49
    4.3.2 纤锥对液体折射率响应实验结果与分析  49-52
  4.4 纤锥对偏振光的响应特性  52-54
  4.5 本章小结  54-56
第5章结论与展望  56-58
  5.1 论文总结  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-62
硕士期间发表论文  62-63
致谢  63

熔锥型单模光纤耦合器的传感特性研究

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