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单模光纤应力双折射及干涉型光纤传感器器件的研究

作　者: 陈国霖
导　师: 戴福隆；廖延彪；周辛庚
学　校: 清华大学
专　业: 固体力学
关键词: 应力双折射光纤端面干涉仪法布里腔内损耗中心波长反射镜光脉冲周期性变化精确方法
分类号: TN818
类　型: 博士论文
年　份: 1989年
下　载: 354次
引　用: 2次
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内容摘要

高双折射光纤的一个重要参数是拍长,由于拍长很短和周期性变化,如何实现准确测量是十分困难的。这里我们提出利用电磁调制技术的高度精确方法,已经测试了多种高双折射光纤样品,拍长测量精度优于0.01mm,光纤的扭转状态与测量结果无关。单模光纤弯曲应力双折射是破坏光的偏振态的重要原因。本文研究了单模光纤弯曲引起的横向应力场,理论结果与实验数据符合的很好。研制出细度超过100,峰值透过率达到40～50%的光纤法布里——珀罗干涉仪,讨论了细度N、峰值透过率τ与腔内损耗β和镜面反射率R的关系。样品的光纤为标准阶跃凹陷型,长度1.1m,纤芯直径4μm,经端面冷加工而成。光纤端面法向与光纤轴向夹角可以保证小于0.2°。为了减小光纤F-P干涉仪的腔内损耗,对引起腔内损耗的三个主要因素,光纤端面与反射镜的间距,光纤端面与反射镜的夹角及光纤端面的不平行度作了仔细的分析,总结出消除这些损耗机制的光纤端面加工工艺。本文发现了真空镀膜的中心波长漂移现象,漂移量大小与夹具的热传导系数等原因有关。通过实验研究,可以保证中心波长的准确性。本文提出光纤法布里——珀罗干涉仪双向检测计数的新方法,入射光的频率调制量为20KHz,光脉冲上升沿与下降沿由于相位关系不同,由此可辨别光脉冲的移动方向。根据此方法做成的检测线路用于法布里——珀罗干涉仪的传感应用,分别实现对温度、力和位移三个力学量的传感,实验结果与理论结果一致,证明此方法具有实用价值。

全文目录

第一章引言  5-7
第二章应用磁光效应测量高双折射光纤中应力引起的双折射  7-16
  §2.1 原理  7-10
  §2.2 实验系统与装置  10-14
  §2.3 性能与应用  14-16
第三章单模光纤弯曲应力双折射的理论研究  16-35
  §3.1 模向应力场的严格解  17-24
  §3.2 结果讨论  24-27
  §3.3 主应力差与双折射的关系  27-30
  §3.4 张力作用下的弯曲光纤双折射  30-35
第四章光纤Fabry-Perot干涉仪的研究  35-53
  §4.1 FFPI的细度与峰值透过率  36-40
  §4.2 FFPI的实验研究  40-45
  §4.3 FFPI中的光传输理论  45-53
第五章相干型光纤传感器的力学量测量实验  53-63
  §5.1 脉冲计数双向检测方法  53-59
  §5.2 FFPI的力学量传感应用  59-60
  §5.3 迈克尔逊干涉仪的传感应用  60-63
结束语  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69

单模光纤应力双折射及干涉型光纤传感器器件的研究

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