扭轉(zhuǎn)是物體結(jié)構(gòu)監(jiān)測最重要的機械參數(shù)之一,對許多工程應用有重要的參考指導意義。近年來各種類型的扭轉(zhuǎn)傳感器在大到如橋梁、隧道、大壩等大型建筑物的健康監(jiān)測,小到如機器人關節(jié)結(jié)構(gòu)感應、生物醫(yī)學微創(chuàng)檢測等領域得到了廣泛應用。與傳統(tǒng)的電磁和電子扭轉(zhuǎn)傳感器相比,基于光纖的扭轉(zhuǎn)傳感器由于體積小、易于集成、抗電磁干擾和靈敏度高等優(yōu)點,已經(jīng)逐漸成為新的研究熱點。本文提出并制備了一種基于保偏光纖的高靈敏度扭轉(zhuǎn)傳感結(jié)構(gòu),對其扭轉(zhuǎn)傳感性能進行理論和實驗研究。理論分析并數(shù)值模擬了扭轉(zhuǎn)傳感結(jié)構(gòu)的透射光譜隨單模光纖和保偏光纖扭轉(zhuǎn)角度的變化關系。對不同長度保偏光纖的干涉結(jié)構(gòu),分別扭轉(zhuǎn)傳感結(jié)構(gòu)中的單模光纖和保偏光纖,測量不同光纖部位的扭轉(zhuǎn)傳感靈敏度。主要的工作內(nèi)容如下:用矩陣光學的理論分析了偏振光在保偏光纖干涉結(jié)構(gòu)中的傳輸特性,推導出扭轉(zhuǎn)單模光纖和扭轉(zhuǎn)保偏光纖時的透射光強瓊斯矩陣表達式。數(shù)值仿真模擬了相應的透射光譜以及透射光譜隨單模光纖和保偏光纖扭轉(zhuǎn)角度的變化規(guī)律。改變接入保偏光纖的長度參數(shù),數(shù)值模擬得到不同長度保偏光纖的干涉結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)傳感靈敏度與保偏光纖的長度無關。搭建了光纖扭轉(zhuǎn)傳感平臺,制備了基于保偏光纖的干涉型扭轉(zhuǎn)...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）示意圖

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-4-這種光柵具有明顯的偏振模依賴性。文章主要研究了81°傾角的TFBG獨特的偏振特性，實現(xiàn)了一種基于傾斜光纖布拉格光柵的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，該傳感器的扭轉(zhuǎn)靈敏度14.3w/(rad/m)。圖1-1傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）示意圖(a)不同傾角條件下....

圖1-2沿馬赫-曾德爾干涉（MZI）的折射率調(diào)制示意圖[34]

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-4-這種光柵具有明顯的偏振模依賴性。文章主要研究了81°傾角的TFBG獨特的偏振特性，實現(xiàn)了一種基于傾斜光纖布拉格光柵的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，該傳感器的扭轉(zhuǎn)靈敏度14.3w/(rad/m)。圖1-1傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）示意圖(a)不同傾角條件下....

圖1-3光纖光柵扭轉(zhuǎn)傳感器原理圖錯誤!未找到引用源

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-4-這種光柵具有明顯的偏振模依賴性。文章主要研究了81°傾角的TFBG獨特的偏振特性，實現(xiàn)了一種基于傾斜光纖布拉格光柵的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，該傳感器的扭轉(zhuǎn)靈敏度14.3w/(rad/m)。圖1-1傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）示意圖(a)不同傾角條件下....

圖1-4鍍金傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）折射率微擾模式和光傳輸?shù)膫?cè)視圖[36]

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-5-鍍金傾斜光纖布拉格光柵（TFBG）扭轉(zhuǎn)傳感結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。利用鍍金傾斜光纖布拉格光柵的偏振特性和包層模（金表面的倏逝波）研究了表面等離激元共振信號隨傾斜光纖布拉格光柵扭轉(zhuǎn)的響應關系，得到了2.12dbm/rad的傳感靈敏度。圖1-4鍍....

本文編號：3977456