光纤微结构器件制作与特性研究

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1、分类号ＴＮ２５３学号１５１０７０２５２密级＇ＸｉａｎＳｈｉｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｙ全曰制学术型硕士学位论文＿题目光纤微结构器件制作与特性研究作者姓名刘鑫导师姓名、职称刘颖刚副教授学科（专业）名称光学工程提交论文日期２０１８年６月８日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文足我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果＾尽我所知，论，除了文屮特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果；也＋包含为获得西安石油大学或其它教育机构

2、的学位或证书而使用过的材料…同工作的同忐对本研究所做的任何贡献均己在论文中做。与我了明确的说明并表示了谢意，？切相关责任申请学位论文与资料若贫不实之处，本人承拘。论文作者签名：：＾日期学位论文使用授权的说明：研宄生在校攻读木人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：：糾备曰期导

3、师签名：：日期相？注，（：如本论文涉密请在使用授权的说明中指出含解密年限等乂中文摘要论文题目：光纤微结构器件制作与特性研究专业：光学工程硕士生：刘鑫(签名)导师：刘颖刚(签名)摘要随着光纤传感的发展，集成化、全光纤型、小型化以及多参量的测量是目前光纤传感器的主要发展方向。本文主要通过使用准分子激光微加工技术制作具有不同功能特性的集成化光纤微结构传感器件。基于现有光纤Fabry-Perot传感器的制作、应用以及激光微加工技术，通过优化193nm准分子激光加工系统参数，在普通单模光纤上实现了微米尺寸微孔的加工制作。根据传感使用功能需求，设计了几种不

4、同微孔结构的光纤微结构传感器，并进行了结构优化研究。通过实验不仅研究了结构参数对传输光谱特性的影响规律，还详细分析了传感器对环境折射率和温度的响应特性。主要内容和结论如下：（1）制作了一种单孔型光纤Fabry-Perot传感器。通过对该传感器的理论分析和温度实验研究，发现该传感器在30-85°C液体环境中对温度具有良好的线性响应，获得的灵敏度为-0.160nm/°C，拟合度为0.994。（2）制作了一种双孔型光纤Fabry-Perot传感器。通过理论分析可以将传感器的多复合腔简化为2个FP腔。实验制作了两个微孔间距不同的传感器，并研究了这两个传感stn

5、d器中2个FPI对温度的响应特性：当两微孔间距为1mm时，传感器1FPI和2FPI的st温度灵敏度分别为-0.176nm/°C和-0.156nm/°C；当两微孔间距为2mm时，传感器1FPInd和2FPI的温度灵敏度分别为-0.190nm/°C和-0.188nm/°C。（3）制作了一种单孔型光纤FPI-FBG传感器。实验研究了在100-500°C的高温范围内升温过程和降温过程中传感器FPI和FBG的波长响应特性。同时，实验制作了一个可以同时测量温度和折射率的单孔型光纤FPI-FBG传感器，FPI和FBG的温度和折射率灵敏度分别为-0.189nm/°C、

6、0.011nm/°C和1210.490nm/RIU，FBG对折射率不敏感，单5孔型光纤FPI-FBG传感器的温度和折射率分辨率分别为0.1°C和1.510RIU。（4）制作了一种双孔型光纤FPI-FBG传感器。根据前面分析的双孔型光纤FP传感器的原理，可以将双孔型光纤FPI-FBG传感器简化为两个光纤Fabry-Perot传感器与光纤stnd光栅的集成，1FPI、2FPI、FBG的温度和折射率灵敏度分别为：-0.175nm/°C和1128.190nm/RIU、-0.165nm/°C和1120.799nm/RIU、0.011nm/°C和5.044nm

7、/RIU。双孔型光纤5FPI-FBG传感器的温度和折射率分辨率分别为0.1°C和1.010RIU.利用准分子激光器制作的微孔型光纤传感器具有结构紧凑、制作简单、集成度高、灵敏度和线性度高等优点，为干涉型传感器的集成提供了一个新思路。II中文摘要关键词：光纤Fabry-Perot传感器光纤光栅温度传感折射率传感准分子激光器论文类型：基础研究本文得到陕西省自然科学基础研究计划基金项目（2013JM8032）和西安石油大学研究生创新基金项目（YCS16211031）的资助。III英文摘要Subject：ResearchonFabricationandCh

8、aracterizationofFibermicro-structuredevicesSpec