摻雜光纖琺珀傳感器的化學(xué)制作與傳感特性.pdf

1、本課題是國家自然科學(xué)重點基金項目(批準(zhǔn)號：60537040)“新一代微納光纖傳感器基礎(chǔ)研究”的一部分。導(dǎo)師饒云江教授團隊十余年來對光纖琺布里一珀羅干涉儀(FFPI)的基本結(jié)構(gòu)、制作方法、基本特性、解調(diào)技術(shù)以及實際應(yīng)用等諸多方面進行了系統(tǒng)深入的研究，現(xiàn)已漸成體系。利用化學(xué)腐蝕方法在摻鉺光纖上制作FFPI是本課題組的一個新研究課題。相對激光微加工而言，化學(xué)腐蝕方法不需要復(fù)雜昂貴的激光器和光學(xué)設(shè)備，具有操作簡單、成本低廉等優(yōu)點。本文對化學(xué)腐蝕

2、方法制作的FFPI傳感器的應(yīng)變與溫度傳感特性進行了實驗研究，主要工作和成果如下： 1、提出了通過兩個步驟制作微型FFPI傳感器的方法。第一步在雙氫氟酸(BHF)即氫氟酸(HF)和氟酸氨(NH4F)溶液中腐蝕摻雜光纖，光纖摻雜區(qū)域腐蝕速度更快，形成凹槽：第二步將帶凹槽的光纖與普通光纖熔接形成光纖FP干涉儀。與激光加工的FP傳感器制作方法相比，雙氫氟酸化學(xué)腐蝕不需要昂貴的激光加工設(shè)備和掩模板；通過對溫度和時間等環(huán)境因素的控制，可以進

3、行微米量級的FFPI傳感器制作，可實現(xiàn)FFPI傳感器的批量加工。經(jīng)過反復(fù)實驗，成功在摻鉺與摻硼光纖上制作出了性能良好的微型EFPI傳感器(MEFPI)。 2、對化學(xué)腐蝕制作的MFFPI完成了其應(yīng)變特性和溫度特性的測試。文中還從理論上分析了FFPI的光學(xué)干涉特性。應(yīng)變實驗結(jié)果表明：FFPI作為應(yīng)變傳感器，其應(yīng)變與干涉條紋極大值波長的變化量呈良好的線性關(guān)系，在0～600μe的范圍里，靈敏度達1.7pm/μe，線性度為0.9998，；