全光纖傳感器因其緊湊性好、靈敏度高、無源、抗電磁干擾、耐化學(xué)腐蝕、適用于高溫高壓易燃易爆等極端場合、集傳輸感測于一體、能遙測遙感、可移植性強、復(fù)用性好、與現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點,在建筑、能源、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等民用或工業(yè)領(lǐng)域,以及國防軍事/航空航天國家安全等領(lǐng)域,都有著廣泛的應(yīng)用。近年來,新興的飛秒激光微加工技術(shù)因其具備加工效率高、熱影響效應(yīng)小、加工精度高和能實現(xiàn)真正的三維結(jié)構(gòu)微加工等優(yōu)點,在全光纖微結(jié)構(gòu)傳感器的制作方面具有很大的應(yīng)用前景。因此,對飛秒激光微加工直寫技術(shù)制備微結(jié)構(gòu)全光纖傳感器件的研究不僅具有較高的科研價值,而且具有潛在重大的社會經(jīng)濟效益和國防安全意義。本論文利用飛秒激光微加工直寫技術(shù)研制了一系列全光纖微結(jié)構(gòu)傳感器件,并分別開展了相應(yīng)的理論分析、器件制備、性能表征以及傳感應(yīng)用等幾方面的研究。本論文的主要創(chuàng)新性工作如下:（1）根據(jù)飛秒激光對透明介質(zhì)折射率的調(diào)控機理,提出了利用飛秒激光直寫技術(shù)在單模光纖的纖芯中引入一個折射率調(diào)制點（RIMD）的方法,從而制備出一種具有極簡結(jié)構(gòu)的低可見度的全光纖法布里-珀羅干涉儀（FPI）。應(yīng)用該FPI進行液體折射率傳感測量時,發(fā)現(xiàn)其折射率靈敏度... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

全球光纖傳感器消費市場預(yù)測(單位：十億美元)

圖 1-2 光纖傳感器的構(gòu)成示意圖光纖傳感器技術(shù)的定義為：以光波為載體，光纖為媒介，感知和傳輸外界被測量信號的一門新型傳感技術(shù)。光纖傳感器系統(tǒng)的基本概念示意圖如圖 1-2 所示，主要包括光源、傳輸光纖、傳感部件(可以是光纖，也可以是非光纖)、探測器和信號處理系統(tǒng)等。發(fā)射端(光源)經(jīng)傳輸光纖傳導(dǎo)至傳感元件時，由于傳感元件與被探測量相互作用，光的性質(zhì)(強度、頻率、波長、相位、偏振態(tài)等)可受被測量的調(diào)制，被調(diào)制后的光信號再經(jīng)過傳輸光纖的傳導(dǎo)至接收端(探測器和信號處理)被解調(diào)，從而提取被測量的信息。根據(jù)光纖傳感器的類型及其工作原理可知，光纖傳感器系統(tǒng)可以在兩種不同的傳輸模式下運行━━透射模式或反射模式。與傳統(tǒng)的電子電學(xué)傳感器相比，光纖傳感器具有以下獨特的優(yōu)勢：(1) 緊湊輕便(2) 低功耗

圖 1-3 光纖 FPI 光路結(jié)構(gòu)示意圖光纖 Fabry-Perot 干涉儀(FPI)通常由兩個平行的反射鏡面構(gòu)成，鏡面之間間隔定的距離，如圖 1-3 所示。干涉產(chǎn)生的原因是前后兩個反射鏡面反射光信號之間的互作用。其基本工作原理為: 光源輸出的光通過反射鏡進入諧振腔，并被在反射鏡內(nèi)表面之間發(fā)生多次反射，相鄰兩次反射光存在相同的光程差，所有反射光在輸出產(chǎn)生多光束干涉。1.3.2 光纖 Mach-Zehnder 干涉儀

【參考文獻】：
期刊論文
[1]High-temperature reflective sensor based on single fusion-splicing f iber taper without coating[J]. 于鷹宇,姜瀾,李本業(yè),王素梅,吳鴻賓.  Chinese Optics Letters. 2012(12)
[2]High-temperature sensor using a Fabry-Perot interferometer based on solid-core photonic crystal fiber[J]. 張菁,孫浩,榮強周,馬玥,梁磊,徐琴芳,趙佩,馮忠耀,忽滿利,喬學(xué)光.  Chinese Optics Letters. 2012(07)
[3]Temperature-independent refractive index measurement based on Fabry-Perot fiber tip sensor modulated by Fresnel reflection[J]. 馬玥,喬學(xué)光,郭團,王若暉,張菁,翁銀燕,榮強周,忽滿利,馮忠耀.  Chinese Optics Letters. 2012(05)



本文編號：3442129