基于量子点填充的微结构光纤多参量荧光温度传感特性研究

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1、分类号TP212学校代码10590UDC535密级公开深圳大学硕士学位论文基于量子点填充的微结构光纤多参量荧光温度传感特性研究学位申请人姓名伍坚专业名称光学学院（系、所）电子科学与技术学院指导教师姓名李学金教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于量子点填充的微结构光纤多参量荧光温度传感特性研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本

2、声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于量子点填充的微结构光纤多参量荧光温度传感特性研究摘要光纤荧光温度传感是一种以光纤和荧光测温为基础的新型传感技术,相比于传统传感具有灵敏度和分辨率高、抗电磁干扰性强、便于组网安装及使用寿命长等优点，在强电磁场、易燃易爆、高温高压环境下都可以实现准确的温度检测。光纤荧光温度传感器在电力系统、工业生产、航空航天、生物医疗等领域有较强的应用价值。微结构光纤作为一种结构可设计、光波导特性独特的新型光纤，它的出现为设计各种新型光纤传感器提供了可能，使光纤和其它传感材料的结合变得更加紧密。特别是空

3、芯微结构光纤，在其较大的空气孔中填充传感材料，可有效地增强光与材料之间的相互作用。本文中采用简化型空芯微结构光纤，将量子点材料填充到其空气孔中，通过封装制成微结构光纤荧光温度传感器。利用量子点的荧光峰值波长、强度和半高宽三者都对温度敏感的特性，对该传感器的特性进行了深入的研究分析。主要工作如下：1.提出了一种全光纤型液芯微结构光纤的制备方法。首先使用飞秒激光器在多模光纤端面开槽，并将开槽后的多模光纤与空芯微结构光纤相熔接，利用开槽后形成的开孔进行液体填充，最后用固化胶封闭填充孔，形成全光纤型液芯微结构光纤。通过长时间稳定性测试表明，采用该

4、方法制备的基于量子点水溶液填充的液芯微结构光纤传感器的特性非常稳定。通过对该荧光温度传感器进行温度测量，发现其荧光峰值波长和峰值oo强度的温度灵敏度分别为163.5pm/C和11.25counts/C，波长对温度的灵敏度是一般光纤Bragg光栅的13倍。2.为了降低水溶性量子点溶液的流动性进而提高传感器的稳定性，提出了一种将水溶性量子点和UV胶混合填充微结构光纤的方法，并对制备的反射式传感探头进行了o温度特性测量，荧光峰值波长对温度灵敏度为107.5pm/C，峰值强度对温度的灵敏度o为6.17counts/C，其峰值波长和峰值强度对温度敏

5、感的线性拟合度明显高于量子点水溶液填充的温度传感器，稳定性有很大提升。3.针对液芯光纤制备工艺复杂，制作成终端产品的难度大，稳定性也有待提高，因此提出了一种将油溶性量子点和UV胶混合填充的微结构光纤，固化后制成荧光温度传I基于量子点填充的微结构光纤多参量荧光温度传感特性研究感器的方法。实验中发现自参考荧光强度对温度的变化也呈现出很好的重复性。在-10ooC~50C的温度范围内，该传感器的荧光峰值波长、自参考荧光强度和FWHM随温度o变化的重复性良好，并呈现出很好的线性关系，其相应的温度灵敏度分别为91.1pm/C、oo-0.0041/C和

6、47pm/C。使用此种多参量荧光温度传感器进行温度检测，有利于提高检测精度。关键词：荧光材料；量子点；微结构光纤；液芯光纤；光纤传感器；温度IIResearchonmulti-parameterfluorescencetemperaturesensingpropertiesofquantumdots-filledmicrostructuredopticalfibersensorAbstractOpticalfiberfluorescenttemperaturesensingisanewsensingtechnology,whichisba

7、sedonopticalfiberandfluorescencetemperaturesensing.Comparedwiththeconventionaltemperaturesensing,ithaslotsoftheadvantages,suchashighsensitivityandresolution,interference,easytodisposalandinstallation,anti-electromagneticandlongservicelife.Itcanalsorealizeaccuratetemperatu

8、redetectioninstrongelectromagneticfields,andanyotherharshenvironmentwithexplosive,hightemperatur