光纤f-p传感器及其灵敏度提高机理的研究

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1、硕士学位论文光纤F-P传感器及其灵敏度提高机理的研究STUDYONFABRY-PEROTFIBER-OPTICSENSORANDMECHANISMOFIMPROVINGITSSENSITIVITY胡玲哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TN242学校代码：10213国际图书分类号：530密级：公开工程硕士学位论文光纤F-P传感器及其灵敏度提高机理的研究硕士研究生：胡玲导师：田佳峻副教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:T

2、N242U.D.C:530DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONFABRY-PEROTFIBER-OPTICSENSORANDMECHANISMOFIMPROVINGITSSENSITIVITYCandidate：HuLingSupervisor：AssociateProf.TianJiajunAcademicDegreeAppliedfor：Master’sofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：ShenzhenGr

3、aduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要F-P型光纤传感器是通过在光纤上构建F-P腔来实现双光束干涉，当被测物理量发生改变的时候，其两束相干光相位差也随之变化，致使其干涉光谱发生漂移。灵敏度是表征传感器性能的一项重要参数，现有的研究大多关注在如何获得灵敏度更高的传感器。本文从F-P传感器的传感机制出发，针对不同物理量的测量，讨论灵敏度影响因素，寻求提高其灵敏度

4、的方法，总体工作包括：针对以往对灵敏度与腔长关系讨论不充分的研究现状，本文对不同类型的F-P传感器传感机制进行理论分析，对灵敏度与腔长的关系进行讨论并数学建模，绘制出不同腔长传感器的光谱漂移情况；进一步，讨论两F-P级联的情况对灵敏度的影响，对不同腔长配比情况进行数学建模，绘制出不同腔长配比的光谱漂移情况。得出几种提高灵敏度的方法：合理构建敏感腔，适当缩短腔长，以及构建Vernier效应。针对湿度传感器灵敏度不高的研究现状，本文基于增加传感信息利用率的角度考虑，构建全琼脂腔加空气腔的三光路干涉的湿度传感器。实现了对折射率及腔长变化信息的双重利用，进行

5、性能测试实验，实验测得较高灵敏度2.73nm/%RH。在此基础上，分析并完善湿度传感器设计模型，解决了第三个面串扰问题，构建全琼脂腔的湿度传感器，第一次实现了对传感信息的完全利用。进行传感器制备及性能测试实验，测得超高灵敏度4.10nm/%RH。针对气压传感器灵敏度与测量范围相矛盾的研究现状，本文基于Vernier效应对灵敏度有后续放大效果，构建具有Vernier效应的沙林树脂腔加空气腔结构传感器，使得传感器的测量范围不会因追求灵敏度而缩小。进行传感器制备及性能测试实验，测得对灵敏度的放大倍数为7.56倍，灵敏度为0.236nm/kPa。针对温度传感

6、器灵敏度受材料限制的研究现状，本文基于Vernier效应对灵敏度有后续放大效果，构建具有Vernier效应的二氧化硅加空气腔结构传感器，使得传感器的测量范围受材料的局限。进行传感器制备及性能测试实验，测得对灵敏o度的放大倍数为33.8倍，超高的灵敏度为0.483nm/C。关键字：光纤传感器，法布里-珀罗，干涉仪，光学传感-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractF-PopticalfibersensoristoconstructtheF-Pcavityontheopticalfibertorealizethedoublebeamin

7、terference.Whenphysicalquantitytobemeasuredchanges,theopticalphasedifferencewouldchange,causinginterferencespectrµmshifts.Sensitivityisoneofthemostimportantparameterstocharacterizetheperformanceofthesensorandmostofthecurrentresearchesfocusonpursuinghighersensitivity.Basedonthes

8、ensingmechanismofF-Psensor,thispaperdiscussesinfluence