基于三包层石英特种光纤的包层模谐振传感特性研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于三包层石英特种光纤的包层模谐振传感特性研究作者姓名谢海洋学位类别工学硕士指导教师付兴虎副教授2016年5月中图分类号：TN257学校代码：10216UDC：535.4密级：公开工学硕士学位论文基于三包层石英特种光纤的包层模谐振传感特性研究硕士研究生：谢海洋导师：付兴虎副教授申请学位：工学硕士学科专业：电子科学与技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinElectronicSciencean

2、dTechnologyRESEARCHONCLADDINGMODERESONANCESENSINGCHARACTERISTICSBASEDONTRIPLECLADDINGQUATEZSPECIALTYFIBERbyXieHaiyangSupervisor:AssociateProfessorFuXinghuYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于三包层石英特种光纤的包层模谐振传感特性研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期

3、间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于三包层石英特种光纤的包层模谐振传感特性研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和

4、电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来，光纤传感器因其独特优势得到了广泛的关注与研究，已成功地应用于航空航天、建筑工程、生物医学等多个领域。然而，如何获得结构简单、性能优良的传感器，已成为制约光纤传感领域发展的“瓶颈”。包层模谐振光纤传感器利用光纤纤芯模与包层模的相互耦合实现被测物理量的检测，

5、具有结构简单、模式激发可控、灵敏度高等优点。因此，深入探索包层模谐振光纤传感特性具有重要意义。本文基于耦合模理论，深入分析了三包层石英特种光纤(TCQSF)的包层模谐振现象及其传感特性，具体内容包括：首先，介绍了课题研究的背景及意义，分析了模式耦合型光纤传感器的国内外研究现状，并介绍了其相关的制备方法与传感原理，对本文研究内容进行了阐述。其次，介绍了用于分析多包层光纤的正规模理论与耦合模理论；利用耦合模理论建立了TCQSF的等效模型，并分析了该等效模型的电场分布、特征方程和色散曲线，建立了传感器的接入长度与传输谱线之

6、间的关系。再次，研究了基于TCQSF的包层模谐振传感器的温度特性，分析了温度变化过程中热光效应与热膨胀效应对TCQSF结构参数的影响，实验研究并建立了不同温度与波长漂移的关系模型。然后，研究了基于TCQSF的包层模谐振传感器的曲率特性，分析了不同曲率情况下的TCQSF中各模式的场分布，实验研究并建立了不同曲率与波长漂移的关系模型。最后，研究了基于TCQSF与单模光纤错位熔接的传感器特性，分析了不同错位量与折射率灵敏度之间的关系，实验研究并探讨了传感器的折射率和温度特性。关键词：三包层石英特种光纤；包层模谐振；温度特性

7、；曲率特性；折射率-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,fiberopticsensorhasreceivedextensiveattentionandresearchduetoitsuniqueadvantages,andithasbeensuccessfullyusedinmanyareas,suchasaerospace,constructionengineering,biomedicine,etc.However,thebalancebetweenthesimplestru

8、ctureandthesuperiorityperformanceofthesesensorisbecominga“bottleneck”whichhasalreadyrestrictedthedevelopmentofthisfield.Utilizingthestructurecharacteristicsofmulti-claddingf