基于多模干涉的光纖溫度傳感器的BPM模擬與實驗研究.pdf

1、在光纖傳感技術(shù)中，基于多模干涉（MMI）原理的各種光纖傳感器件，由于其設計靈活、靈敏度高、響應快、可適應許多惡劣測量環(huán)境以及具備巨大的研究空間等優(yōu)勢，正越來越多地被人們所關(guān)注。本文針對基于多模干涉的光纖傳感器在溫度測量方面的應用進行了深入研究。建立了柱坐標下廣角光束傳播法（WA-BPM）模擬光纖內(nèi)多模干涉光場分布的數(shù)值模擬模型，為研究傳感器的波長解調(diào)方法和技術(shù)提供了理論依據(jù)；提出了新型的基于多模干涉的MMF-SMF-MMF（簡稱MSM）

2、結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器，進行了數(shù)值模擬和實驗驗證，得到了相一致的結(jié)論。 本文的工作內(nèi)容和創(chuàng)新之處在于： （1）利用柱坐標下WA-BPM建立了一套完整的計算基于多模干涉光纖溫度傳感器內(nèi)部光場的數(shù)值模擬方法。傳感器內(nèi)部模場的解析表達方式十分復雜，針對現(xiàn)有的理論模型不能得到其精確解的情況，推導了柱坐標下的WA-BPM遞推公式，并應用Matlab編寫了模擬光在傳感器內(nèi)傳輸?shù)能浖?，得到了傳感器?nèi)部光場的數(shù)值解。通過計算光纖傳感器內(nèi)光場

3、分布的數(shù)值解，可以很方便地得到傳感器的干涉譜，進而為研究外界條件的改變對干涉譜和特征波長的影響，以及研究波長解調(diào)方法和技術(shù)提供了理論依據(jù)。 （2）提出了新型的基于多模干涉的MSM結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器。與之前SMF-MMF-SMF（簡稱SMS）結(jié)構(gòu)的光纖溫度傳感器不同，該新型傳感器利用了單模光纖纖芯模和包層模之間的干涉作為基礎。由于不同材料、不同模式之間的有效熱光系數(shù)有所差別，新型MSM結(jié)構(gòu)光纖溫度傳感器將傳感器的靈敏度提高了將近6