基于錐型光纖模間干涉效應的光纖傳感器的研究.pdf

1、光纖技術的發(fā)展使光纖已經(jīng)可以作為傳感器運用在很多方面，并且具有傳統(tǒng)傳感器所不具備的一些獨特特性，例如抗電磁干擾、體積小、質(zhì)量輕、防腐蝕、靈敏度高、檢測設備可以遠程測量等特點，其中基于模間干涉的光纖傳感器，憑借其構造簡單，測量方便等特點成為研究的熱點之一。
　　本文提出了一種新的基于模間干涉效應的光纖傳感結構（半錐—單模/多模光纖—半錐）。通過對該結構的理論分析，研究該結構作為傳感器的可能性以及影響傳感性能的主要原因。接著利用光束傳

2、輸法對半錐-單模/多模光纖-半錐結構進行了模擬分析。模擬發(fā)現(xiàn)半錐-單模光纖-半錐結構能夠作為折射率傳感器、溫度傳感器和應變傳感器。進一步研究發(fā)現(xiàn)，其在作為折射率傳感器時，錐頂直徑越小，靈敏度越高；中間單模光纖長度對靈敏度影響不大，但是特征波長之間的距離會隨著兩半錐間光纖長度的增加而減小。但是在其作為溫度傳感器時，結構參數(shù)對靈敏度的影響不大。最后，模擬還發(fā)現(xiàn)其具有作為應變傳感器可能性。在對半錐-多模光纖-半錐結構的模擬中，發(fā)現(xiàn)錐頂直徑和中

3、間多模光纖長度對其作為折射率傳感器的影響很大，發(fā)現(xiàn)錐頂直徑越小，中間多模光纖越短，靈敏度越高。同樣，模擬還發(fā)現(xiàn)其也具有作為應變傳感器的可能。
　　在實驗中，通過拉錐機拉錐之后，利用手動熔接模式并調(diào)整參數(shù)，制成了半錐-單模/多模光纖-半錐結構，并進行了實驗分析。在半錐-單模光纖-半錐結構中，與模擬一樣特征波長之間的距離會隨著兩半錐間的光纖長度的增加而減小。通過改變覆蓋在傳感結構周圍溶液的濃度，觀察特征波長移動，研究傳感結構對折射率的

4、響應特性，發(fā)現(xiàn)錐頂直徑越小，其作為折射率靈敏度越高。但是，在其作為溫度傳感器時，結構參數(shù)的改變對其傳感性能的影響并不大。采用同樣的方法，在半錐-多模光纖-半錐結構作為折射率傳感器時，發(fā)現(xiàn)錐頂直徑越小，中間多模光纖越短，其作為折射率傳感器的靈敏度越高。此時的靈敏度比半錐-單模光纖-半錐結構要好的多。并且對兩種結構作為折射率傳感器之間的差異進行分析。實驗還驗證兩種結構作為應變傳感器的可能性，發(fā)現(xiàn)其能夠承受較大的應變，同時靈敏度相對于普通單模