基于球状结构单模光纤的传感研究

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1、分类号：中国分类号TN929.11学科分类号510.5020密级：天津理工大学研究生学位论文基于球状结构单模光纤的传感研究（申请硕士学位）学科专业：信息与通信工程研究方向：光纤通信器件与技术作者姓名：袁硕指导教师：童峥嵘教授2014年12月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonFiberSensorBasedontheSpherical-shapeStructureofSMFByYuanShuoSupervisorTongZhengrongD

2、ecember2014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研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工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了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保

3、存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要光纤传感器较传统的电类传感器具有许多独特的优势，特别是能够在恶劣条件下正常工作。光纤传感器逐渐成为传感器领域的研究热点。本论文利用光纤熔接机在单模光纤上制作出球状结构，研究并设计出基于球状结构单模光纤的传感器，并实现对温度、液位、微位移等物理量的测量。在单模光纤上制作球状结构，会引起光纤传光特性发生变化，光谱容易受到外界环境变化的影响。球状光纤的出现为光纤传感器的制作提供新

4、的思路，同时在可调谐光纤通信器件方面有很大的应用价值。本文的主要内容包括：1.本文首先概括了光纤传感器的研究背景，并分析了几种常见的干涉型传感器，概述了几种模场突变结构（偏芯、拉锥、模间失配等）的研究现状与传感特性。2.提出了单模光纤球状结构的制作方法，并对其原理进行分析。提出的球状光纤结构新颖，制作简单，成本低廉，具有潜在的应用价值。3.提出一种级联两个球状结构的透射式传感结构，并分析了级联球状结构的传感原理。在此基础上对比级联长度不同结构的光谱图，研究其对温度、应变、微位移、液位测量时的传感特性。4.在级联球状结构后串联布喇格光栅实现温度-液位双参量

5、的测量。5.提出一个球状结构与布喇格光栅串联的反射式传感器，传感器能够观察到布喇格的纤芯模式与包层模式的反射峰。当外界环境发生变化时，从波长漂移和光强变化两个角度研究了传感器光谱在温度、微位移变化时的改变。关键词：光纤传感器球状结构马赫增德尔干涉仪布喇格光栅AbstractComparedwiththetraditionalelectricsensor,opticalfibersensorhasmanyuniqueadvantages,especiallyworkingintheharshconditions.Opticalfibersensorhasb

6、ecomehotspotofresearchinthefieldofsensor.Inthisthesis,afibersensorbasedonspherical-shapesingle-modefiberisdesignedwhichisfabricatedbyacommercialfusionsplicer,andiscapableofmeasuringavarietyofparameters.Thenewfabricatedspherical-shapestructurecaninducethevariationoflighttransmissi

7、oninfiber.Therefore,thetransmissionspectraliseasilyaffectedbyexternalenvironmentchange.Theappearanceofspherical-shapesingle-modefiberprovidesnewideasforthefabricationoffibersensor,andalsohasgreatapplicationvalueinthetunablefiberlasers.Themaincontentofthisthesisincludes:1.Theresea

8、rchbackgroundofopticalfibersensorandseve