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激光微加工制作的光纤法珀高温温度与折射率传感器研究

作　者: 孙东
导　师: 饶云江
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤传感器 微光纤珐珀腔 折射率测量 高温法拍传感器 激光加工
分类号: TP212.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


折射率测量和温度测量是在冶金、电力、化工、航天航空等领域具有重要应用,光纤传感以其特有的优势越来越受到人们的重视,在上述领域具有电传感器无法替代的优势。本文研究激光加工微型化的光纤法珀温度传感器和光纤法珀折射率传感器制作工艺与特性总结成果如下：激光加工带微通道的微光纤珐珀折射率传感器。该结构由157nm激光制造的新型微型光纤法布里—珀罗折射率传感器的制作方法,该传感头由靠近单模光纤端的具有光纤顶端微通道的法布里—珀罗空气腔组成。微通道作为检测介质的入口。分别在珐珀腔的反射界面镀以薄膜作为反射镜面来确保高的光对比度。试验中获得了1130.887nm/refractive-index的分辨率。和其他的光纤传感器相比,这种传感器具有许多突出的优点。例如：体积很小,结构坚固,高分辨率,良好的线性和测量范围宽等等。预计这种微型传感器能够满足实际应用的要求,特别是对需要小型传感器的场合具有至关重要的作用。例如生物医学诊断。激光加工石英光纤珐珀腔温度传感器。提出一种激光制作微型光纤法布里-珀罗干涉高温传感器的方法。通过对普通单模光纤一端进行激光加工,形成凹槽,再将具有凹槽的断面与纯硅单模光纤熔接制作而成。实验中制作的微型法布里-珀罗高温传感器干涉条纹光滑,对比度达到25dB。对该微光纤法布里-珀罗传感器进行了温度传感实验。从40℃～1100℃内,波谷移动随温度改变的灵敏度14pm／℃,线性度为0.9969。经过毛细铁管封装后,该高温传感器将难以损坏。激光加工蓝宝石光纤珐珀腔温度传感器。采用激光制作微型光纤法布里-珀罗干涉高温传感器的方法。通过对蓝宝石光纤一端进行激光加工,形成凹槽,再将具有凹槽端面的蓝宝石光纤与纯硅单模光纤熔接制作而成。对该微光纤法布里-珀罗干涉腔进行了温度传感实验。从40℃～1100℃内,波谷移动随温度改变的灵敏度16.7 pm／℃,线性度为0.999。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 光纤传感器的特点  9-10
    1.1.1 光纤传感器的定义  9
    1.1.2 光纤传感器的特点  9-10
  1.2 光纤传感器的分类  10-11
  1.3 本硕士论文研究工作的意义  11-13
    1.3.1 本硕士论文研究工作的重要价值  11-13
  1.4 光纤温度传感器的发展趋势及研究现状  13-17
  1.5 光纤折射率传感器的研究现状  17-18
  1.6 本论文的选题  18-19
  1.7 论文的结构  19-21
第二章 光纤法拍传感器  21-34
  2.1 Fabry-Perot传感器  21-22
  2.2 Fabry-Perot干涉仪基本原理  22-23
  2.3 Fabry-Perot传感器分类及特点  23-28
  2.4 传感器制作的前期准备研究  28-33
    2.4.1 各种光纤瑞利散射特性研究的实验原理  28-29
    2.4.2 各种光纤的瑞利散射特性研究结果  29-33
  2.5 小结  33-34
第三章 激光加工微型光纤折射率传感器的工艺与特性  34-46
  3.1 深紫外激光微加工工艺研究  34-40
    3.1.1 157nm激光微加工系统结构  34-35
    3.1.2 157nm激光微加工的基本特性  35-38
    3.1.3 157nm激光的应用  38-40
  3.2 激光加工微型光纤折射率传感器的工艺与特性  40-44
    3.2.1 传感器的配置和分析  41
    3.2.2 传感器的制作与测试  41-44
  3.3 小结  44-46
第四章 激光加工微型光纤高温传感器的工艺与特性  46-62
  4.1 激光加工石英法珀光纤高温传感器的工艺及流程  46-50
    4.1.1 激光加工石英法珀光纤高温传感器的结构及原理  46-47
    4.1.2 激光加工石英光纤珐珀温度传感器的工艺  47-50
  4.2 激光加工蓝宝石光纤法拍高温传感器的工艺及特性  50-55
    4.2.1 蓝宝石光纤法珀腔的制作工艺  50-53
    4.2.2 激光加工蓝宝石光纤法拍高温传感器的特性  53-55
  4.3 光纤法珀高温传感器的信号解调  55-61
    4.3.1 傅里叶变换解调方法  56-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 全文总结  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间的研究成果  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 物理传感器 > 温度传感器
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