耐高溫微型光纖干涉?zhèn)鞲衅餮芯?pdf

1、光纖傳感作為現(xiàn)代光纖技術的重要應用之一，由于其體積小、精度高、抗電磁干擾等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。近些年來，由于國防和民用領域對特殊環(huán)境(比如高溫、高濕、強電磁場、高保密測量信息傳輸?shù)?的測量要求越來越高，而傳統(tǒng)的電磁式傳感器在這些環(huán)境中會受到一定限制，因此基于光纖的特種測量近幾年發(fā)展很快，其中耐高溫光纖傳感器是特種測量傳感器中重要的一類。目前，已經(jīng)報道了一些基于微加工設備(如飛秒激光、深紫外激光、等離子束刻蝕等)制作的耐高溫傳感器

2、，在前人的研究基礎上，本文以電弧熔接機為加工設備，系統(tǒng)研究了光纖偏置熔接結構的模場激發(fā)和耦合特性，以及光纖內微氣泡的分光特性，在此基礎上，設計并制作了幾種干涉?zhèn)鞲衅?，并將其應用于高溫、折射率和高溫下的應變測量三個方面，實驗取得了較高的穩(wěn)定度和很高的靈敏度。本論文的主要內容如下：
　　 ①研究了光纖橫向偏置熔接結構中光的模場激發(fā)和耦合特性，結合幾種不同干涉?zhèn)鞲衅鹘Y構，對光場經(jīng)過用不同電弧能量熔接的不同橫向偏置大小結構后的激發(fā)和耦合

3、情況進行了詳細研究，為制作基于偏置結構的傳感器提供了基礎。
　　 ②用單模光纖分別和實芯光子晶體光纖、空芯光纖橫向小偏置熔接制作了端頭型光纖琺珀傳感器；用單模光纖和空芯光纖橫向小偏置熔接制作了光纖馬赫曾德干涉?zhèn)鞲衅?。并對制作的傳感器進行了高溫環(huán)境下溫度特性的實驗研究。
　　 ③提出并制作了橫向大偏置結構的開腔型光纖馬赫曾德干涉式傳感器和光纖琺珀干涉式傳感器；該類傳感器由于待測物質易進入開腔內并與腔中光場相互作用，折射率靈

4、敏度非常高，而且由于采用的是單模光纖，成本非常低。實驗測試表明，這兩類開腔傳感器耐高溫性能都很好，諧振峰都隨折射率變化而線性漂移且靈敏度都很高。其中，馬赫曾德傳感器折射率響應靈敏度約-3400pm/RIU(RIU：1.0～1.0022)，溫度交叉敏感系數(shù)～36pm/℃；琺珀傳感器折射率響應靈敏度大于1500nm/RIU(RIU：1.0～1.0022)，溫度交叉敏感系數(shù)小于0.25pm/℃。
　　 ④鑒于偏置結構在軸向應變作用下熔

5、接點存在應力集中、結構畸變，從而應變響應線性差，不適于應變測試等缺點，提出了兩種方法--通過改變熔接接觸點端面形狀和對光纖端面進行腐蝕再熔接，在單模光纖上熔接出微氣泡結構光纖去珀腔來用于應變測量。對制作的微氣泡傳感器實驗測試結果顯示，該傳感器具有達約4pm/με的高應變靈敏度和小于0.9pm/℃的低溫度交叉敏感系數(shù)，可測試應變范圍可達6500με，可以在600℃高溫下進行應變測試。
　　 論文的主要創(chuàng)新點為：.(1).比較系統(tǒng)地