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特种结构光纤的设计制备及其传感特性研究

作　者: 张琪
导　师: 周骏
学　校: 宁波大学
专　业: 光学
关键词: 锥形结构光纤光栅马赫曾德尔干涉仪光纤传感
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

光纤传感器具有体积小、质量轻、灵敏度高、结构紧凑、抗电磁干扰、能在恶劣环境下工作等优点，从而引起了人们的广泛关注，并已成功应用在折射率、温度、应变等各种参数的测量。近年来，锥形光纤等特种结构的光纤越来越受到人们的青睐，并以其为基础，构建了各种各样的干涉仪结构的光纤传感器，并用于检测周围环境的变化。此外，长周期光纤光栅由于其周期较长且其模式耦合是同向传输的纤芯基模与包层模之间的耦合，因此长周期光纤光栅对外界环境变化的灵敏度比布拉格光栅更高。本文在研究锥形光纤的基础上，还研究了一种锥形光纤和长周期光纤光栅组合型的光纤传感器，这对于研究新型光纤传感器将具有重要的理论和实践意义。本文章节内容安排如下：第一章系统介绍了本文的研究背景和意义。第二章介绍了光纤传感的基本理论，主要包括光纤波导基本理论和相位调制型光纤传感原理。第三章研究了一种锥形光纤的制作装置及方法，并采用该装置及方法制作了不同种结构参数的锥形光纤。第四章研究了基于错位熔接的锥形光纤结构的制作及其折射率传感特性，本章中采用熔接机的手动熔接方式，制作了锥形结构和错位结构，然后将两种结构级联，运用马赫曾德尔干涉原理分析了其工作过程及折射率传感原理，并对该级联结构进行折射率传感实验，分析了该传感器具有高灵敏度的原因。第五章研究了一种基于锥形光纤和长周期光纤光栅组合结构的制作及其温度传感特性，介绍了一种锥腰直径较粗的锥形结构制作方法和长周期光纤光栅的制作方法，并将这两种结构级联，通过实验和理论分析了在不同谐振波长附近该组合结构的温度传感特性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 绪论  9-16
  1.1 光纤传感技术概述  9-10
    1.1.1 光纤传感器的发展历程及发展趋势  9
    1.1.2 光纤传感器的分类及应用  9-10
  1.2 特种结构光纤及其传感器的研究进展  10-14
  1.3 本论文的主要研究思路和内容  14-16
    1.3.1 研究思路  14-15
    1.3.2 研究内容  15-16
2 光纤传感理论基础  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 光纤波导基本理论  16-19
    2.2.1 光纤的基本结构与模式  16-17
    2.2.2 耦合模理论与长周期光纤光栅  17-19
  2.3 相位调制型光纤传感原理  19-23
    2.3.1 相位调制型光纤传感原理简介  19-23
    2.3.2 马赫曾德尔干涉仪光纤传感原理  23
  2.4 本章小结  23-24
3 一种锥形光纤的制作装置及方法  24-34
  3.1 引言  24
  3.2 制作装置和方法  24-28
    3.2.1 实验装置  24-27
    3.2.2 锥形光纤的制作方法及优势  27-28
  3.3 实验结果  28-33
    3.3.1 实验一  28-29
    3.3.2 实验二  29-32
    3.3.3 实验三  32-33
  3.4 本章小结  33-34
4 基于错位熔接的锥形光纤结构的制作及其折射率传感特性  34-41
  4.1 基于错位熔接的锥形光纤结构模型及折射率传感原理  34-35
  4.2 基于错位熔接的锥形光纤结构的制作方法  35-37
  4.3 折射率传感特性测试与分析  37-40
  4.4 本章小结  40-41
5 基于锥形光纤和长周期光纤光栅组合结构的制作及其温度传感特性  41-50
  5.1 基于锥形光纤和长周期光纤光栅组合结构模型及温度传感原理  41-42
  5.2 基于锥形光纤和长周期光纤光栅组合结构的制作方法  42-45
  5.3 温度传感特性测试与分析  45-49
  5.4 本章小结  49-50
6 总结与展望  50-51
参考文献  51-55
在学研究成果  55-56
致谢  56

特种结构光纤的设计制备及其传感特性研究

内容摘要

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