文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
基于模间干涉的光纤Mach--Zehnder干涉型传感器的研究
姓名:李灿
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:徐峰
2011-10
摘要光纤马赫曾德甖缮嫘痛ǜ衅魇且恢炙ü馐缮娴拇ǜ衅鳎以实现应变、温度、加速度等物理量的精确测量。本论文通过将单模光纤,光子晶体光纤之间熔接,实现在单根光纤中的模间干涉,,优化了光纤熔接参数,得到最佳的消光比。设计了这种传感器的应变以及温度灵敏度试验,试验结果表明这种传感器对温度不敏感,。第二章主要介绍了单模光纤与光子晶体光纤的传光特性,并分析了光纤中光的干涉原理,然后对各种干涉型的光纤传感器做了比较详细的介绍。最后对模间干涉理论做了一定的解释,。,从而形成了一个大于光纤直径的锥,通过级联两个这样的锥,、温度灵敏度试验以及该传感器的弯曲响应。其中涉及到了对完成这些试验所要用的试验设备的详细介绍,试验过程的完整阐述,以及对试验结果的准确第五章主要就是对本论文所作的工作进行了一个总结,并对本文中的后续工作做了一个展望。达到~痩辍分析。关键词:光纤传感器;模间干涉;光子晶体光纤;温度不敏感:应变传感
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第一章绪论光纤畓干涉型传感器概述引言上个世纪年代,激光的出现,让光检测技术得到了飞速的发展【。到了年代,光纤的传光与其可以进行信息传递的特性把待测量与光纤内的光特性很好的联系了起来。至年代,光纤传感器的应用前景就已经很广阔了。由于光纤的抗电磁干扰,质量轻,体积小,耐腐蚀,抗高温,灵敏度高,成本低等特点,光纤传感器成立解决常规传感技术的重要手段之一【欢ぁ光纤传感技术可应用与国民经济的各个领域和国防军事领域,因此成为了各个国家争相研究的领域。在航空航天,工程项目,石油开采,核工业,医疗与科学研究等各个领域,光纤传感器都得到了广泛的应用。各种光纤传感器如:,马赫一曾德干涉型光纤传感器,光纤光栅式光纤传感器等,都能满足相应行业的需要。,马赫一曾德甖停衲慰停蹩硕型等。简单来说,干涉型光纤传感器就是将包含在光波相位中的待测量,利用光波的干涉来实现相位解调,从而获得所需要的参数与信息。由于干涉仪是以光波波长来测量光程差的,所以精度之高是其他方法所不能比拟的。如图所示,,激光从光源出射后,经过分束器殖汕慷认嗤牧绞猓渲幸皇湎蚬潭ǚ瓷渚担朔瓷渚捣瓷涞椒束器希环质透射的光被光探测器接受;另一束射向可移动反射镜,经此恶反射镜反射到分束器希环质反射的光被光探测器接受。如果两束射到光探测器的激光的光程差小于激光器的相干长度时,就会发生干涉【。,尤其独特优点,激光不会或者很少反射回光源中,不会造成激光器的不稳定噪声,而影响到干涉的测量。第一章绪论
基于模间干涉的光纤甖干涉型传感器应用图马赫一曾德干涉仪原理图如图所示为马赫一曾德全光纤干涉仪结构图,除此之外,还有各种变形结构。激光从光源中出射,经过耦合器螅殖闪绞猓渲幸皇谛藕疟壑传输,另一束在参考臂中传输,外界物理量作用与信号臂上。,不同模式的光就是光进入光纤时入射角不同造成的,由于这些不同模式的光在相同的长度的光纤中传播时,会有不同的光程差,因此会引起干涉效应。在单根光纤中,怎么实现将单模激光激发出高阶模式,再将高阶模式和纤芯模式进行耦合就是实现模间干涉的关键所在。瓹所在小组通过将两根单模光纤与一根纤芯比单模光纤纤芯更细的光纤熔接,形成了模间干涉。当激光从单模光纤进入,传输到第一个熔接点时,由于熔接点的纤芯不匹配,导致耦合进入细纤芯光纤时出现了和两种模式;当这两种模式的光传输到第二个熔接点时,同样由于纤芯不匹配,模部分能量耦合进入模式,此时由于在细纤芯光纤中传输的两种模式的传处耦合形成干涉。
论文研究目的与意义论文的结构播常数不同,出现相位差,在第二个熔接点的耦合即出现了干涉现象。【小组通过在单模光纤上级联两个相隔一段距离的细腰锥形成了干涉仪,并且对折射率进行了测量,这种