基于锥形全固带隙光纤模式干涉仪的传感特性研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名：基于锥形全固带隙光纤模式干涉仪的传感特性研究Researchonsensingcharacteristicsofmodalinterferometersbasedontaperedall-solidphotonicbandgapfiber作者姓名：耿梦楣指导教师姓名：李杰及学位、职称：博士、研究员学科、专业名称：工科、光通信与光传感论文提交日期：2016年6月8日论文答辩日期：2016年5月26日答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日摘要全固带隙光纤的出现很好地解决了空芯带隙光纤制备难度高、熔接困难等问题。它是一种基于带隙效应传导的微结构光纤，由于其独特的导光特性、以及易于熔接的优点，在光纤激光器、光传感等领域具有广泛应用。近几年，在一根光纤内部集成的模式干涉仪是众多

3、科研团队的研究热点，这种干涉仪具有结构小巧、工作稳定性高等优势。本文利用熔接机拉锥技术对全固带隙光纤进行加工，分别实现了两种基于全固带隙光纤锥的模式干涉仪结构，并对其温度、折射率等传感特性进行了研究。首先，提出并实现了一种基于单锥型全固带隙光纤的模式干涉仪结构，并利用全矢量有限单元法模拟分析了其导光特性。利用熔接机制备了两组不同结构尺寸的模式干涉仪，实验测量了两种结构对温度响应和折射率敏感性，从理论上提供了干涉仪的工作机制，并对两者的温度和折射率响应进行了对比讨论。其次，提出并实现了一种双锥型全固带隙光纤模式干涉仪。通过熔接机

4、拉锥技术，在单根光纤上引入两个光纤锥实现模式的激发与耦合，得到具有良好干涉光谱特性的干涉仪。另外，还实验研究了该结构的模式干涉仪的传感特性，得出了其对温度和应力的响应系数。本文通过对全固带光纤锥结构的导光特性及传感特性的研究，从理论上阐述了光纤锥型的干涉机理，我们的研究不仅对加深理解模式干涉仪的传感特性提供了参考价值，而且为实现全固带隙波导型的模式干涉仪提供了新的思路和方法，具有许多潜在的研究意义和应用前景。关键词：全固带隙光纤；模式干涉仪；光纤锥结构；温度响应；折射率敏感性IAbstractTheemergenceofall

5、-solidphotonicbandgapfiberhassolvedtheproblemsintheair-corephotonicbandgapfibers,suchasdifficultyoffabricationandsplicingtosingle-modefibers.Theall-solidphotonicbandgapfiberisthestructurethatguidesmodeswiththebandgaoeffect.Duetoitsuniquelight-guildingcharacteristics

6、,ithasbeenwidelyusedinopticalfibercommunicationandsensorareas.Inrecentyears,integratingthemodalinterferometerwithinanopticalfiberhasbecomeaimportanttopicformanyresearchgroups.Thisinterferometerisfeaturedwithcompactness,highintergration,stability,andsoon..Thispaperma

7、inlydiscusesfabricationoftwokindsofmodalinterferometersbasedonall-solidphotonicbandgapfibersandtheirpotentialapplicationsinmeasurementofrefractiveindex,temperature,and/orstrainstress.Firstly,weproposeanapproachforamodalinterferometerstructurebasedonall-solidphotonic

8、bandgapfiber,andinvestigateitslightguidingproperties.Weutilizetheweldingmachinetofabricatetwodifferentsizesofthemodalinterferometers,measu